Người ngoài hành tinh có thể xây dựng các cấu trúc khổng lồ quanh lỗ đen?

  •  
  • 1.141

Theo các nhà nghiên cứu, về mặt lý thuyết, các nền văn minh ngoài hành tinh tiên tiến có thể xây dựng siêu cấu trúc gọi là khối cầu Dyson xung quanh các lỗ đen để khai thác năng lượng của chúng.

Khối cầu Dyson

Trong khi một số nhà khoa học cố gắng khám phá xem liệu các nền văn minh ngoài hành tinh có thể tồn tại ở đâu đó trong không gian sâu thẳm hay không, một nhóm các nhà nghiên cứu, do nhà thiên văn học Tiger Yu-Yang Hsiao từ Đại học Quốc gia Tsing Hua (Trung Quốc) dẫn đầu, đang xem xét một loại dự án đặc biệt khác.

Theo Vice News, nhóm của nhà thiên văn học Hsiao về cơ bản tìm kiếm bằng chứng về các siêu cấu trúc giả định được gọi là khối cầu Dyson.

Các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng, về mặt lý thuyết, các nền văn minh ngoài hành tinh tiên tiến có thể xây dựng siêu cấu trúc gọi là khối cầu Dyson xung quanh các lỗ đen để khai thác năng lượng của chúng, có thể gấp 100.000 lần Mặt trời. Công trình thậm chí có thể cung cấp cho chúng ta một cách để phát hiện sự tồn tại của những xã hội ngoài Trái đất.

Trường hấp dẫn khổng lồ của lỗ đen có thể tạo ra năng lượng thông qua một số quá trình lý thuyết.
Trường hấp dẫn khổng lồ của lỗ đen có thể tạo ra năng lượng thông qua một số quá trình lý thuyết.

Trong khi một quả cầu Dyson thông thường được cho là một cấu trúc nhân tạo bao gồm một ngôi sao và chiếm một phần lớn sản lượng điện của nó, các nhà nghiên cứu đề xuất tìm kiếm một "quả cầu Dyson nghịch đảo" (IDS) có thể hút năng lượng từ… một lỗ đen theo cách tương tự.

"Một lỗ đen có thể là một nguồn năng lượng đầy hứa hẹn và hiệu quả hơn việc thu hoạch từ một ngôi sao ở dãy chính", nhóm nghiên cứu đặt giả thiết.

Trường hấp dẫn khổng lồ của lỗ đen

Tomáš Opatrný, nhà vật lý tại Đại học Palacký Olomouc (CH Séc), người không tham gia vào công trình này, cho biết: "Tôi thích những suy đoán này về những gì các nền văn minh tiên tiến có thể làm được. Một quả cầu Dyson xung quanh một lỗ đen sẽ cung cấp cho những người xây dựng nó rất nhiều sức mạnh".

Lập luận rằng sản lượng năng lượng của một lỗ đen vượt xa năng lượng của một ngôi sao, nhóm nghiên cứu còn tuyên bố rằng nhiệt thải từ một IDS có thể "được phát hiện bởi các kính thiên văn hiện tại của chúng ta".

Nhóm nghiên cứu cho biết: "Chúng tôi suy đoán loại hình văn minh này có thể thu thập năng lượng từ xa hoặc coi nguồn năng lượng như một trạm phát điện hơn là sống xung quanh hố đen với môi trường khắc nghiệt".

Nếu nhu cầu năng lượng của nhân loại tiếp tục tăng lên, thì một thời điểm nào đó khi mức tiêu thụ điện năng của chúng ta tiếp cận, hoặc thậm chí vượt quá tổng năng lượng có sẵn cho hành tinh của chúng ta. Vì vậy, nhà vật lý Freeman Dyson đã từng đưa ra lập luận vào năm 1960, vay mượn từ tác giả khoa học viễn tưởng người Anh Olaf Stapledon, Dyson đề xuất rằng bất kỳ nền văn minh đủ tiên tiến nào muốn tồn tại đều cần phải xây dựng các cấu trúc khổng lồ xung quanh các ngôi sao có thể khai thác năng lượng của chúng.

Hầu hết các quả cầu Dyson này liên quan đến nhiều vệ tinh quay xung quanh hoặc bất động xung quanh một ngôi sao. Những siêu cấu trúc như vậy sẽ phải biến năng lượng Mặt trời đó thành có thể sử dụng được năng lượng, đó là một quá trình tạo ra nhiệt thải.

Nhà thiên văn học Tiger Hsiao của Đại học Quốc gia Tsing Hua cho rằng, chúng ta có thể đang tìm kiếm điều sai lầm. Trong nghiên cứu của mình, ông và các đồng nghiệp đã tính toán xem liệu có thể sử dụng quả cầu Dyson xung quanh một lỗ đen hay không. Họ đã phân tích các lỗ đen có ba kích thước khác nhau: 5, 20 và 4 triệu lần khối lượng Mặt trời. Tương ứng, chúng phản ánh giới hạn dưới và giới hạn trên của các lỗ đen được biết là đã hình thành từ sự sụp đổ của các ngôi sao lớn. Siêu lỗ đen khổng lồ được cho là ẩn náu ở trung tâm của Dải Ngân hà .

Trường hấp dẫn khổng lồ của lỗ đen có thể tạo ra năng lượng thông qua một số quá trình lý thuyết. Chúng bao gồm bức xạ phát ra từ sự tích tụ khí xung quanh lỗ, đĩa "bồi tụ" đang quay của vật chất từ từ rơi về phía chân trời sự kiện, các tia tương đối tính của vật chất và năng lượng bắn ra dọc theo trục quay của lỗ, và bức xạ Hawking giải phóng năng lượng trong quá trình này.

Quả cầu Dyson.
Quả cầu Dyson.

Từ các tính toán, Hsiao và các đồng nghiệp kết luận rằng đĩa bồi tụ, khí xung quanh và tia phản lực của lỗ đen đều có thể đóng vai trò là nguồn năng lượng khả thi. Trên thực tế, chỉ riêng năng lượng từ đĩa bồi tụ của một lỗ đen sao có khối lượng bằng 20 lần khối lượng Mặt Trời có thể cung cấp một lượng năng lượng tương đương với các quả cầu Dyson khoảng 100.000 ngôi sao.

Theo các nhà nghiên cứu, tín hiệu nhiệt thải từ một quả cầu bằng cách nào đó có khả năng tồn tại ở nhiệt độ vượt quá 3000 kelvin, cao hơn điểm nóng chảy của các kim loại đã biết - xung quanh một lỗ đen khối lượng sao trong Dải Ngân hà có thể phát hiện được ở bước sóng cực tím.

Nhà thiên văn học Hsiao cho biết, những tín hiệu như vậy có thể được tìm thấy trong dữ liệu từ các kính thiên văn khác nhau, bao gồm cả Kính viễn vọng Không gian Hubble và Galaxy Evolution Explorer của NASA.

Trong khi đó, một quả cầu Dyson "rắn" - hoạt động dưới 3000 kelvin - có thể được thu nhận trong tia hồng ngoại, chẳng hạn như Khảo sát Bầu trời Kỹ thuật số Sloan hoặc Khảo sát Hồng ngoại Trường rộng. Sau này không còn xa lạ với việc tìm kiếm các tín hiệu hồng ngoại của các quả cầu Dyson dựa trên sao truyền thống. Nhưng, giống như tất cả các cuộc tìm kiếm khác, nó vẫn là một ẩn số.

Nhà vật lý thiên văn Inoue Makoto từ Viện Vật lý Thiên văn Academia Sinica (Đài Bắc), cho biết các lỗ đen thông thường có thể hỗ trợ cái gọi là các nền văn minh loại II, có tổng nhu cầu năng lượng tương đương với toàn bộ hệ sao. Các lỗ đen siêu lớn có thể cung cấp nhiên liệu cho các nền văn minh loại III, với mức tiêu thụ điện năng của cả một thiên hà.

Nhóm nghiên cứu sẽ báo cáo vào tháng tới trong Thông báo hàng tháng của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia. Nếu một lỗ đen siêu lớn được khai thác, năng lượng mà nó cung cấp có thể lớn gấp 1 triệu lần.

Cập nhật: 25/08/2021 Theo Dân Trí
  • 1.141

Theo dõi cộng đồng KhoaHoc.tv trên facebook