能量是太陽的10萬倍,黑洞周圍真有戴森球嗎?外星人科技有多先進

薛定諤的貓 2021/08/21 檢舉 我要評論
 

哇!真的第一次見哎,知識不會,衹是姿勢不對;科學凡此種種,用人話講才能聽懂

文/天空之城團隊

 

不得不說,人類的科技實在是太落後了。在太陽系中,一顆渺小的行星——地球就足以供給人類所需的全部能源。而在遙遠的宇宙中,可能有些地外文明,已經開始利用恒星的能源了。

1960年,著名的物理學家弗裡曼·戴森提出了一個著名的概念——戴森球。他認為,當一個文明發展到一定程度之後,一顆行星上的能量就不足以支撐這個文明的發展了,這種文明就會轉而尋找更加強大的能源——恒星。

本質上來說,行星上的能源也都是來自於宿主恒星,但畢竟宿主恒星釋放出的強大輻射中,只有極其微小的一部分能夠被某顆行星接收,更多的部分則是射到了宇宙空間。戴森設想,一個足夠先進的文明將會製造出一種巨大的球狀結構,將恒星包裹住,吸收它所釋放的全部能量,供自己發展!

戴森球的概念一經提出,就引起了轟動,如今被科學愛好者廣為傳頌。再加上後來科幻作家卡爾達舍夫提出的宇宙三級文明的概念,也讓戴森球成為了二級文明的標誌性建築。

不過,最近的一項研究報告指出,我們的格局可能太小了,一個圍繞著恒星的戴森球就能讓我們津津樂道。研究人員認為,在宇宙中,甚至可能有高級文明建造了更加強大的戴森球,圍繞在宇宙最恐怖天體——黑洞的周圍,攫取著更加巨大的能源。而這樣的文明,甚至可能已經達到三級了!

提出這個概念的,是我國臺灣科學家Tiger Yu-Yang Hsiao。他和他的團隊也對戴森球表示了濃厚的興趣,並且在戴森的基礎之上再提升一步,對黑洞周圍建造戴森球的想法進行了分析。結果表明,從理論上來講,這樣的工程是有可能實現的。

你可能會納悶:黑洞不是可以吞噬一切物質嗎?怎麼可能會有人造建築跟黑洞搶能源呢?另外,如果這樣的戴森球真的存在,我們該如何在宇宙中找到它們呢?

我們一個一個來解答這些問題。

誠然,黑洞有著無與倫比的引力,能夠將附近區域的一切物質都吞噬掉。但是在吞噬的過程中,黑洞還會向外釋放出強大的輻射,這裡面具有極大的能量,可以被高級文明加以利用。

黑洞向外釋放能量的機制有兩種:

第一種是霍金輻射,這是霍金提出的一種理論,也就是黑洞會一點點「蒸發」,但是這個過程十分緩慢,尤其對於巨大的黑洞,蒸發速度簡直慢得驚人;

第二種是黑洞在吞噬物質時產生的輻射,這裡又分為幾種不同的情況——

物質旋轉下落時會在黑洞周圍形成吸積盤,吸積盤裡的物質會摩擦而釋放出巨大的能量,其溫度甚至可以高達數百萬攝氏度;黑洞的磁場還會導致一些等離子體從黑洞的兩極被噴射出去,其能量大到可以讓它們接近光速,這就是黑洞的相對論性噴流;另外還有黑洞事件視界附近的高溫等離子體,也具有驚人的能量。

所以說,在黑洞的周圍,的確有非常強大的能量。那麼,一個黑洞周圍的能量具體有多大呢?

Hsiao等人進行了電腦建模,來分析黑洞所具有的能量。他們分別設定了質量為太陽5倍、20倍和400萬倍的黑洞,前兩個屬於恒星級黑洞,最後一個就是類似於銀河系中心的超大質量黑洞。結果表明,這些黑洞的能量相當驚人。

以恒星級黑洞為例,雖然比超大質量黑洞小得多,但也遠超過太陽。即使是在愛丁頓比例相對比較小的情況下,其吸積盤所釋放的能量也相當於一顆主序星的數百倍。

至於超大質量黑洞,能量就更加驚人了。如果在它的周圍建設一個戴森球,那麼這個戴森球從黑洞吸積盤中吸收的能量將相當於太陽的10萬倍!注意這個前提,那就是僅僅從吸積盤中攫取能量。如果再加上相對論性噴流等黑洞能源,那麼其收集到的能量還要提高差不多5倍!

研究人員在論文中指出:「吸積盤、高溫等離子體和相對論性噴流,就可能是一個二級文明的能量站。」別說二級文明,甚至對於三級文明來說,這可能都是一種非常有效的能量來源。

那麼,我們該如何觀測這種可能存在的戴森球呢?或者說,如果真的有這樣的戴森球存在,它會具有怎樣的觀測特徵呢?

早在60年前,戴森就提出:如果真的有戴森球在某顆恒星周圍吸收能源,那麼它很有可能會釋放出與眾不同的紅外輻射。因此,我們可以嘗試在紅外波段進行觀測,尋找戴森球可能存在的證據。

在本次研究中,科學家們認為:如果戴森球溫度比較低的話,在紅外波段的確更有特點;不過,如果戴森球比較熱的話,那麼紫外波段將是尋找它們的有效范圍。

但是,考慮到黑洞本身就具有極其強大的輻射,所以相比之下,戴森球的輻射幾乎可以說是微不足道了。

研究人員還提出:或許我們可以從引力的角度來進行觀測,比如戴森球導致的黑洞光線的極細微扭曲,從而推測戴森球的存在。不過,目前來看,我們可能在短時間內,都找不到這樣的跡象吧。

 

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