В 1971 году английский математик и лауреат Нобелевской премии Роджер Пенроуз предложил, как можно извлечь энергию из вращающейся черной дыры. Он утверждал, что это стало возможным благодаря созданию системы вокруг аккреционного диска черной дыры, в которой поступающая материя ускоряется почти до скорости света, вызывая высвобождение энергии в нескольких длинах волн. С тех пор несколько исследователей предположили, что развитые цивилизации могли бы использовать этот метод (процесс Пенроуза) для генерации энергии и что это представляет собой техносигнатуру, которую нам следует искать.
Примеры этого включают гипотезу трансцендентности Джона М. Смарта, предложенное решение парадокса Ферми, в котором он предположил, что высокоразвитый разум может мигрировать в область вокруг черных дыр, чтобы использовать там энергию. Последняя теория исходит от профессора Гарварда Ави Леба, который в недавней статье предположил, как развитые цивилизации могут полагаться на «черную дыру Луны», чтобы обеспечить свою родную планету энергией на неопределенный срок. По его мнению, то, как эта черная дыра будет освещать планету, вокруг которой она вращается, может представлять собой потенциальную техносигнатуру для будущих исследований SETI.
Профессор Леб — профессор наук Фрэнка Б. Бэрда-младшего в Гарвардском университете, директор Института теории и вычислений Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (CfA), директор-основатель Инициативы черных дыр (BHI) и руководитель проекта Галилео. Его последняя статья «Освещение планеты черной дырой Луны как технологический признак» была недавно опубликована в журнале Исследовательские заметки Американского астрономического общества (РНКАС).
В 1975 году Стивен Хокинг предположил, что черные дыры испускают фотоны, нейтрино и некоторые более крупные частицы, позже названные «излучением Хокинга». С тех пор предложения использовать черные дыры в качестве источника энергии обычно разделялись на два лагеря. С одной стороны, существует возможность использования углового момента их аккреционных дисков («процесс Пенроуза») или улавливания тепла и энергии, генерируемых их сверхскоростными струями (возможно, в форме сферы Дайсона). С другой стороны, существует возможность подачи материи в черную дыру и использования полученного излучения Хокинга.
В своем эссе Леб предлагает, как высокоразвитая цивилизация могла бы полагаться на последний процесс, построив черную дыру, вращающуюся вокруг своей родной планеты. Эта черная дыра была бы очень маленькой и весила бы всего сто тысяч тонн (1011 Г). Если с этим ничего не сделать, эта черная дыра испарится всего за полтора года за счет излучения Хокинга. Но, как рассказал Леб журналу Universe Today по электронной почте, его можно сохранить, ежесекундно накладывая на него сравнительно небольшое количество материи (2,2 кг; 4,85 фунта). Взамен это обеспечит бесконечный запас энергии:
«Эта система черных дыр — самый эффективный двигатель, который я когда-либо видел. Топливо преобразуется в энергию с идеальной эффективностью 100%, поскольку масса, попадающая в черную дыру, в конечном итоге превращается в излучение Хокинга. Я никогда раньше не видел, чтобы эта идея обсуждалась, и у меня был «момент эврики», когда я осознал это несколько недель назад. Единственный другой метод преобразования массы в излучение со 100-процентной эффективностью — это аннигиляция материи-антиматерии».
Как предполагает Леб, необходимое количество антиматерии превышает все, чего человечество может достичь в настоящее время. С 1995 года ускорителям частиц в ЦЕРНе удалось произвести менее десяти нанограммов антивещества, чего достаточно, чтобы питать 60-ваттную лампочку в течение четырех часов. Для сравнения: Леб предложил 10.11g черная дыра может непрерывно расти на 40 квадриллионов (4015) Вт. «Глобальное потребление энергии составляет несколько тераватт, в десятки тысяч раз меньше, чем энергообеспечение этой черной дыры», — добавил Леб. «Другим преимуществом этого двигателя черной дыры является то, что он может использовать любую форму материи в качестве топлива. Это может быть и мусор. Нет лучшего способа переработки отходов, чем преобразование их в чистую энергию со 100-процентной эффективностью».
Еще одним преимуществом является то, что черная дыра может использовать в качестве топлива любую форму материи, включая отходы, производимые цивилизацией. В этом отношении двигатель черной дыры мог бы решить проблемы отходов высокоразвитой цивилизации и взамен обеспечить неисчерпаемый запас энергии. Во всем мире люди ежегодно производят около 1,92 миллиарда тонн (2,12 тонны США) отходов, что оказывает серьезное воздействие на нашу окружающую среду. Этого было бы достаточно, чтобы привести в действие двигатель черной дыры массой 1011 g уже более 437 миллионов лет!
Что касается того, как такой подвиг может быть достигнут, Леб ссылается на предыдущую статью, в которой он предположил, что достаточно развитая цивилизация может создать «детскую вселенную» посредством квантового туннелирования. Хотя такого подвига могла достичь только цивилизация Типа III (или даже более развитая), двигатель черной дыры был бы намного проще, и, возможно, цивилизация Типа II могла бы его построить:
«Это большая проблема. Хорошая новость заключается в том, что создать такую черную дыру гораздо проще, чем детскую вселенную. Но каждая производственная линия из 1011 черная дыра требует сжатия материи или излучения до массовой плотности, на 60 порядков превышающей плотность твердого железа. Плотность атомных ядер или нейтронных звезд всего на 15 порядков превышает плотность твердого железа. Это было возможно при плотности космических лучей менее чем через фемтосекунду после Большого взрыва».
Это стало темой другой недавней статьи Леба, в которой он утверждал, что черные дыры могут возникать из света, основываясь на общей теории относительности. Однако наиболее интересным в предлагаемом двигателе черной дыры является тот факт, что его можно было бы обнаружить на расстоянии нескольких световых лет, что делает его жизнеспособным техносигнатурой, указывающей на существование развитой цивилизации. Как и многие предложенные техносигнатуры, в частности сферы Дайсона и другие мегаструктуры, существование двигателя черной дыры является умозрительным и теоретическим. Но, как однажды сказал сам Фримен Дайсон, что бы мы ни могли себе представить (и если физика верна), возможно, уже создана достаточно развитая цивилизация. Леб сказал:
«Двигатель черной дыры может быть обнаружен как одинокая каменистая планета, освещенная гамма-луном, у которого нет звездного компаньона. Если мы когда-нибудь найдем свидетельства существования такого двигателя, нам придется рассмотреть возможность того, что источник был создан или захвачен в виде первичной черной дыры высокоразвитой технологической цивилизацией. Нет лучшего индикатора технологических инноваций, чем создание печи из искривления пространства-времени в форме мини-черной дыры».
Дальнейшее чтение: arXiv
