septiembre 18, 2021

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Le civiltà avanzate possono usare le sfere di Dyson per raccogliere energia inimmaginabile dai buchi neri

Una possibile soluzione è a palla di dison – una sorta di enorme progetto di ingegneria stellare che incapsula un’intera stella (o, in questo caso, a Buco nero) in un involucro artificiale che cattura al suo centro tutta l’energia emessa dal corpo. Ma anche se fosse in grado di catturare tutta l’energia emessa dal buco nero, la palla stessa subirebbe comunque una perdita di calore. E che questa perdita di calore ce lo renderà visibile, secondo una nuova ricerca pubblicata da un team internazionale guidato da ricercatori della National Tsing Hua University di Taiwan.

Ovviamente una struttura del genere non è stata ancora scoperta. Tuttavia, il documento dimostra che è possibile farlo, nonostante la mancanza di luce visibile oltre la superficie della sfera e la reputazione del buco nero di essere un pozzo di luce piuttosto che una fonte di luce. Per capire come rilevare un tale sistema, in primo luogo, sarebbe utile capire per cosa sarebbe progettato un tale sistema.

Gli autori studiano sei diverse fonti di energia che una potenziale sfera di Dyson potrebbe raccogliere attorno a un buco nero. Sono l’onnipresente radiazione cosmica di fondo a microonde (che laverebbe via la palla indipendentemente da dove si trovasse), la radiazione di Hawking del buco nero, il suo disco di accrescimento, l’accrescimento di Bondi, la sua corona e i suoi getti relativistici.

Immagine composita di Centaurus A, che mostra getti che emergono dal buco nero centrale della galassia, insieme alla radiazione gamma che lo accompagna. Credito: © ESO/WFI (visivo); MPIfR/ESO/APEX/A. Weiss et al. (meno di un millimetro); NASA/CXC/CfA/R.Kraft et al. (raggi X), collaborazione HESS (Gamma)

Alcune di queste fonti di energia sono più potenti di altre, con l’energia proveniente dal disco di accrescimento del buco nero che guida il raggio in termini di potenziale cattura di energia. Altri tipi di energia richiedono sfide ingegneristiche completamente diverse, come catturare l’energia cinetica dei getti relativistici che fuoriescono dai poli del buco nero. Apparentemente le dimensioni giocano un ruolo importante nella quantità di energia emessa da questi buchi neri. Gli autori si concentrano principalmente sui buchi neri di massa stellare come buon punto di confronto con altre potenziali fonti di energia. A queste dimensioni, il solo disco di accrescimento fornirebbe centinaia di volte la produzione di energia di una stella della sequenza principale.

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Sarebbe impossibile costruire una sfera di Dyson attorno a qualsiasi oggetto di queste dimensioni utilizzando i materiali attualmente conosciuti. Ma il tipo di civiltà che sarebbe interessata ad affrontare una tale sfida ingegneristica probabilmente conterrebbe materiali molto più resistenti di quelli che abbiamo oggi. In alternativa, possono lavorare con materiali noti per creare il Dyson Swarm o il Dyson Bubble, che non richiedono molta forza fisica ma perdono parte dell’energia che una palla piena potrebbe catturare, aggiungono più livelli di complessità durante il coordinamento dei percorsi orbitali e altri fattori. Qualsiasi struttura di questo tipo deve trovarsi all’esterno del disco di accrescimento per sfruttare appieno l’energia emessa dal buco nero.

Anche una singola palla attorno a un singolo buco nero di massa stellare sarebbe sufficiente per spingere qualsiasi civiltà che l’abbia creato nella regione di Tipo II, dandogli un livello di produzione di energia inimmaginabile con la tecnologia attuale. Ma anche una civiltà così potente molto probabilmente non sarebbe in grado di piegare le leggi della fisica. Indipendentemente dal livello di energia, alcuni andranno persi a causa del calore.

Per gli astronomi, il calore è semplicemente un’altra forma di luce: la radiazione infrarossa, per l’esattezza. Secondo i ricercatori, il calore emesso dalla sfera di Dyson attorno al buco nero dovrebbe essere rilevabile dal nostro attuale set di telescopi, come il Wide-field Infrared Survey Explorer e lo Sloan Digital Sky Survey, ad una distanza di almeno circa 10 kilobit al secondo. . Questo è circa 1/3 della distanza attraverso il tutto via Lattea. Non importa quanto siano vicine, non appariranno come stelle convenzionali, ma possono essere rilevate usando il metodo della velocità radiale comunemente usato per trovare esopianeti.

Sloan Digital Sky Survey

Lo Sloan Digital Sky Survey, uno dei telescopi in grado di trovare una potenziale sfera di Dyson attorno a un buco nero. Credito: Team SDSS, Fermilab Visual Media Services

Sebbene questo lavoro teorico sia utile, non c’è stata certamente ancora alcuna prova di tale struttura – il paradosso di Fermi rimane. Ma dati tutti i dati che stiamo già raccogliendo con questi telescopi, potrebbe essere interessante scansionarli di nuovo per verificare se c’è calore proveniente da dove non ci si aspetterebbe. Sarebbe utile almeno ricercare quale potrebbe essere una scoperta così rivoluzionaria in primo luogo.

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Originariamente inviato in universo oggi.

Riferimento: “Dyson’s Ball Around a Black Hole” di Tiger Yu, Yang Hsiao, Tomotsugu Goto, Tetsuya Hashimoto, Daryl Jo D. .- W. Wu, Simon C.; Ho e Ting-Yi Lu, 29 giugno 2021, disponibile qui. Astrofisica > Fenomeni astrofisici ad alta energia.
arXiv: 2106.15181