Under loppet av eventuella tecken på utomjordisk intelligens (ETI) har forskare varit tvungna att göra några riktigt tänkande utanför boxen. Eftersom det är en förutbestämd slutsats att många ETI: er 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 speciell radikal idé som har föreslagits är att rymdfarande civilisationer kan utnyttja strålning som utsänds från svarta hål (Hawking-strålning) för att generera kraft. Baserat på detta skrev Louis Crane - en matematiker från Kansas State University (KSU) - nyligen en studie som föreslår hur undersökningar som använder gammateleskop kan hitta bevis på rymdfarkoster som drivs av små konstgjorda svarta hål.
Studien, "Söker efter utomjordiska civilisationer med gammastrålteleskop", dykte nyligen upp online. Detta är den andra artikeln som publicerades av Dr. Crane om ämnet, varav den första var författare av Shawn Westmoreland (en fysikgradstudent med KSU) och publicerades 2009 - med titeln "Are Black Hole Spacecraft Possible?".
I det första uppsatsen undersökte Crane och Westmoreland möjligheten att använda Hawking-strålning från ett artificiellt svart hål. De drog slutsatsen att det var i utkanten av möjligheten, men att kvanttyngdeffekter (som för närvarande är okända) kan vara ett problem. I sitt senaste papper tog Crane saker ett steg längre genom att beskriva hur de resulterande gammastrålarna som ett sådant system skulle producera skulle kunna hjälpa till i sökandet efter ETI.
Begreppet ett rymdfarkoster med svart hål introducerades först av den berömda science fiction-författaren Arthur C. Clarke i denna roman från 1975, Imperial Earth. En liknande idé presenterades av Charles Sheffield i hans novelle från 1978, "Killing Vector". I båda fallen beskriver Clarke och Sheffield hur avancerade civilisationer kan utvinna energi från roterande svarta hål för att tillgodose deras energibehov.
Bortsett från att vara rent science-fiction guld, skulle förmågan att utnyttja ett svart hål för att generera kraft ge några ganska rejäl fördelar. Som Dr. Crane beskrev till Space Magazine 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 det rymdskepp som NASA studerade visade sig vara livskraftigt ... Det kan vara den enda möjligheten. ”
Dessutom skulle signaturerna som är förknippade med denna typ av teknisk aktivitet (alias ”technosignaturer”) indikera en mycket hög grad av framsteg. Med tanke på de stora energikraven för att skapa ett artificiellt svart hål, plus de tekniska utmaningarna i samband med att utnyttja det, skulle processen vara mer än en typ II-civilisation på Kardashev-skalan.
"För att producera ett artificiellt svart hål skulle vi behöva fokusera en miljard ton gammastråleser till kärnkraftsdimensioner", säger Dr. Crane. ”Det är som att göra så många högteknologiska kärnbomber som det finns bilar på jorden. Bara omfattningen är bortom den nuvarande världsekonomin. En civilisation som utnyttjade solsystemet fullt ut skulle ha resurserna. ”
Det är inte ens de tekniska utmaningarna, de flesta ligger långt utöver vad mänskligheten kan. Dessa inkluderar den stora mängden kraft som det skulle behöva för att driva gammastrålningslasern, där denna energi skulle lagras, och hur dessa utsläpp skulle fokuseras på ett atomstor utrymme. Som Crane antydde finns det förslag på hur detta skulle kunna göras, men de förblir mycket spekulativa.
Bortsett från själva konceptet är idén om en svart håldriven civilisation intressant på grund av de möjligheter som den ger för SETI-forskning. Liksom med andra tecken på teknisk aktivitet (t.ex. "teknosignaturer"), kan en civilisation som utnyttjar små, konstgjorda svarta hål skapade med gammastrålningslaser kunna upptäckas tack vare en liten sak som kallas "spill-over".
Detta koncept beskrevs av prof. Philip Lubin i en studie 2016, där han föreslog att bevis för ETI kunde hittas genom att söka efter tecken på riktad energi. I överensstämmelse med Lubins egen forskning som involverar lasrar för planetförsvar och laserframdrivning (för NASA och som en del av genombrottet Starshot) föreslog Lubin att felaktiga blixtar av laserenergi (alias "spill-over") skulle kunna indikera en tekniskt avancerad civilisation.
På samma sätt kunde SETI-forskare förlita sig på gammastrålteleskop för att söka efter tecken på utsläpp från gammastrålningslaser. Crane uttryckte det:
"Om någon avancerad civilisation redan hade sådana rymdskepp, kunde nuvarande VHE-gammastrålekeskop upptäcka det till 100 till 1000 ljusår om vi befann oss i dess stråle. De kunde skiljas från naturliga källor genom deras stadigt föränderliga rödskift under en period av år till decennier. För att undersöka denna astronomer skulle behöva hålla tidsserier med frekvenskurvor för de punktliknande gammastrålekällorna. Detta verkar inte vara något de för närvarande gör. ”
Det kanske mest spännande är dock att astronomer kanske redan har hittat tecken på vissa typ II Kardashev-civilisationer som använder denna typ av metod för energiproduktion. Crane förklarade, flera punktliknande gammastrålekällor har detekterats i vårt universum för vilka ingen naturlig förklaring har givits.
Framtida observationer med rymdbaserade teleskop som Fermi Gamma-ray Space Telescope (FGST) och markbaserade anläggningar som High Energy Stereoscopic System (HESS) och Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System (VERITAS), kan hjälpa till att avgöra om dessa källor kan faktiskt vara konstgjorda.
I kombination med nästa generations instrument som har högre upplösnings- och avbildningsförmåga kan gamma-ray laser spill-over och andra potentiella teknosignaturer vara där ute, bara vänta på att identifieras. Under tiden har mänskligheten fortfarande ett LÅNgt sätt att gå innan den kan börja fundera över att bygga denna typ av teknik.
Liksom Dyson Spheres, Alderson-diskar, rymdhissar och förmågan att röra stjärnor, kommer denna typ av typ II-megaprojekt bara att 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 oss att använda jordens resurser på ett hållbart sätt!
Se också till att kolla in den här coola och informativa videon av vår vän, Isaac Arthur!
