Under loppet av att leta efter möjliga tecken på Extra-Terrestrial Intelligence (ETI), har forskare varit tvungna att tänka lite utanför lådan. Eftersom det är en självklarhet att många ETI skulle vara äldre och mer tekniskt avancerade än mänskligheten, måste de som är engagerade i Search for Extra-Terrestrial Intelligence (SETI) överväga vad en mer avancerad art skulle göra.
En särskilt radikal idé som har föreslagits är att rymdfarande civilisationer skulle kunna utnyttja strålning som sänds ut från svarta hål (Hawking-strålning) för att generera kraft. Bygger på detta, Louis Crane – en matematiker från Kansas State University (KSU) – nyligen författad en studie som föreslår hur undersökningar med gammateleskop kunde hitta bevis på rymdfarkoster som drivs av små konstgjorda svarta hål.
Studien, ' Söka efter utomjordiska civilisationer med hjälp av gammastråleteleskop ', dök nyligen upp på nätet. Detta är den andra uppsatsen publicerad av Dr. Crane i ämnet, varav den första var medförfattare av Shawn Westmoreland (en fysikstudent med KSU) och publicerades 2009 – med titeln ' Är svarta hål rymdfarkoster möjliga? '.
I den första uppsatsen undersökte Crane och Westmoreland möjligheten att använda Hawking-strålning från ett konstgjort svart hål. De drog slutsatsen att det var på gränsen till möjligheten, men att kvantgravitationseffekter (som för närvarande är okända) kan vara ett problem. I sin senaste artikel tog Crane saker och ting ett steg längre genom att beskriva hur de resulterande gammastrålar som ett sådant system skulle producera kunde hjälpa till i sökandet efter ETI.
Konceptet med en svart hålsdriven rymdfarkost introducerades först av den berömde science fiction-författaren Arthur C. Clarke i denna roman från 1975, Imperialistisk Jord .En liknande idé presenterades av Charles Sheffield i sin novell från 1978, 'Killing Vector'. I båda fallen beskriver Clarke och Sheffield hur avancerade civilisationer kunde utvinna energi från roterande svarta hål för att tillgodose deras energibehov.
Förutom att vara rent science-fiction-guld, skulle möjligheten att utnyttja ett svart hål för att generera kraft erbjuda några ganska rejäla fördelar. Som Dr. Crane beskrev för Universe Today via e-post:
'En avancerad civilisation skulle vilja utnyttja ett mikroskopiskt svart hål eftersom det kan kasta in materia och få ut energi. Det skulle vara den ultimata energikällan. I synnerhet skulle det kunna driva ett rymdskepp som är tillräckligt stort för att skyddas mot relativistiska hastigheter. Inget av rymdskeppskoncepten som NASA studerade visade sig vara genomförbart... Det kan vara den enda möjligheten.'
Forskare vid WSU har skapat en vätska med en negativ effektiv massa för första gången, vilket kan öppna dörren för att studera universums djupare mysterier. Kredit: ESA/Hubble, ESO, M. Kornmesse
Dessutom skulle signaturerna förknippade med denna typ av teknisk aktivitet (alias 'technosignatures') indikera en mycket hög nivå av framsteg. Med tanke på de rena energikraven för att skapa ett konstgjort svart hål, plus de tekniska utmaningarna i samband med att utnyttja det, skulle processen vara bortom allt mindre än en typ II-civilisation på Kardashev skala .
'För att producera ett artificiellt svart hål skulle vi behöva fokusera en miljard ton gammastrållaser till kärndimensioner', säger Dr Crane. 'Det är som att tillverka lika många högteknologiska kärnvapenbomber som det finns bilar på jorden. Bara omfattningen av det är bortom den nuvarande världsekonomin. En civilisation som fullt ut utnyttjade solsystemet skulle ha resurserna.'
Det är inte ens den minsta av de tekniska utmaningarna, av vilka de flesta är långt bortom vad mänskligheten är kapabel till. Dessa inkluderar den stora mängden kraft det skulle ta för att driva gammastrållasern, där denna energi skulle lagras och hur dessa utsläpp skulle fokuseras på ett atomärt utrymme. Som Crane indikerade finns det förslag på hur detta skulle kunna göras, men de är fortfarande mycket spekulativa.
Förutom själva konceptet är idén om en civilisation som drivs av svarta hål också intressant på grund av de möjligheter som den ger för SETI-forskning. Som med andra tecken på teknisk aktivitet (a.k.a. 'technosignatures'), kan en civilisation som utnyttjar små, konstgjorda svarta hål skapade med gammastrållasrar vara detekterbara tack vare en liten sak som kallas 'spill-over'.
En konstnärs illustration av ett ljussegel som drivs av en riktad energistråle (röd) genererad på ytan av en planet. Läckaget från sådana strålar när de sveper över himlen skulle framstå som felaktiga blixtar och indikera den möjliga existensen av en ETI. Kredit: M. Weiss/CfA
Detta koncept beskrevs av Prof. Philip Lubin i en 2016 års studie , där han föreslog att bevis på ETI kunde hittas genom att söka efter tecken på riktad energi. Överensstämmer med Lubins egen forskning som involverar lasrar för planetariskt försvar och laserframdrivning (för NASA och som en del av Genombrott Starshot ) Lubin föreslog att felaktiga blixtar av laserenergi (aka. 'spill-over') kunde indikera en tekniskt avancerad civilisation.
På samma sätt kunde SETI-forskare lita på gammastrålningsteleskop för att söka efter tecken på spill-over från gammastrållasrar. Som Dr. Crane uttryckte det:
'Om någon avancerad civilisation redan hade sådana rymdskepp, skulle nuvarande VHE gammastrålningteleskop kunna upptäcka den till 100 till 1000 ljusår om vi var i dess stråle.. De kunde särskiljas från naturliga källor genom deras ständigt föränderliga rödförskjutning under en period av år till decennier. För att undersöka detta skulle astronomer behöva hålla tidsserier av frekvenskurvor för de punktliknande gammastrålkällorna. Detta verkar inte vara något de gör för närvarande.'
Det som kanske är mest spännande är dock det faktum att astronomer kanske redan har hittat tecken på några Kardashev-civilisationer av typ II som använder denna typ av metod för energiproduktion. Som Dr. Crane förklarade, har flera punktliknande gammastrålningskällor upptäckts i vårt universum som ingen naturlig förklaring har getts till.
Fermi Andra katalogen över gammastrålekällor, konstruerad under två år och släpptes 2011. Kredit: NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration
Framtida observationer med rymdbaserade teleskop som Fermi Gamma-ray rymdteleskop (FGST), och markbaserade anläggningar som Högenergistereoskopiskt system (HESS) och Mycket energiskt strålningsavbildningsteleskopsystem (VERITAS), kan hjälpa till att avgöra om dessa källor faktiskt kan vara artificiella till sin natur.
Tillsammans med nästa generations instrument som har större upplösning och avbildningskapacitet, kan gammastrållaserspill-over och andra potentiella teknosignaturer finnas där ute och bara väntar på att bli identifierade. Under tiden har mänskligheten fortfarande en LÅNG väg kvar innan den kan börja överväga att bygga den här typen av teknik.
Mycket liknande Dyson Spheres, Alderson Disks , Rymdhissar , och förmågan att flytta stjärnor, kommer den här typen av typ II megaprojekt bara att behöva vänta på att mänskligheten kan ta itu med några mindre utmaningar. Något mer vår hastighet, som att hitta sätt att bosätta sig på andra planeter i vårt solsystem, eller lära sig hur man använder jordens resurser hållbart!
Se också till att kolla in den här coola och informativa videon av vår vän, Isaac Arthur!
Vidare läsning: arXiv