Under 1930-talet insåg astronomer att universum är i ett tillstånd av expansion. Vid 1990-talet insåg de att den hastighet med vilken den expanderar accelererar, vilket ger upphov till teorin om "Dark Energy". På grund av detta beräknas att under de närmaste 100 miljarder åren kommer alla stjärnor inom den lokala gruppen - den del av universumet som omfattar totalt 54 galaxer, inklusive Vintergatan - att expandera bortom den kosmiska horisonten.
Vid denna tidpunkt kommer dessa stjärnor inte längre att vara observerbara, men otillgängliga - vilket innebär att ingen avancerad civilisation kommer att kunna utnyttja deras energi. Med anledning av detta genomförde Dr. Dan Hooper - en astrofysiker från Fermi National Accelerator Laboratory (FNAL) och University of Chicago - en studie som tydde på hur en tillräckligt avancerad civilisation skulle kunna skörda dessa stjärnor och förhindra dem från att expandera utåt.
För sin studie, som nyligen dök upp på nätet under titeln "Life versus Dark Energy: How a Advanced Civilization could Resist the Accelerating Expansion of the Universe", överväg Dr. Dan Hooper hur civilisationer kanske kunde vända processen för kosmisk expansion. Dessutom föreslår han hur mänskligheten kan leta efter tecken på en sådan civilisation.
Kort sagt, teorin om Dark Energy är att rymden är fylld med en mystisk osynlig kraft som motverkar tyngdkraften och får universum att expandera i en accelererande takt. Teorin har sitt ursprung i Einsteins kosmologiska konstant, en term som han lade till i sin teori om allmän relativitet för att förklara hur universum kunde förbli statisk, snarare än i ett tillstånd av expansion eller sammandragning.
Även om Einstein visade sig fel, tack vare observationer som visade att universum expanderade, besökte forskarna konceptet för att förklara hur den kosmiska expansionen har skyndat på de senaste miljarder åren. Det enda problemet med denna teori, enligt Dr Hoopers studie, är att den mörka energin så småningom kommer att bli dominerande, och hastigheten för kosmisk expansion Universum kommer att öka exponentiellt.
Som ett resultat kommer universum att expandera till den punkt där alla stjärnor är så långt ifrån varandra att intelligenta arter inte ens kan se dem, än mindre utforska dem eller utnyttja sin energi. Som Dr. Hooper berättade för Space Magazine via e-post:
”Kosmologer har lärt sig under de senaste 20 åren att vårt universum expanderar i snabbare takt. Detta innebär att under de närmaste 100 miljarder åren kommer de flesta stjärnor och galaxer som vi nu kan se på himlen att försvinna för alltid och falla bortom alla områden i rymden som vi kan nå, även i princip. Detta kommer att begränsa förmågan hos en framtida avancerad civilisation att samla energi och därmed begränsa vilket antal saker de kanske vill åstadkomma. ”
Förutom att vara chef för den teoretiska astrofysikgruppen vid FNAL är Dr. Hooper också docent vid institutionen för astronomi och astrofysik vid University of Chicago. Som sådan är han väl bevandrad när det gäller de stora frågorna om utomjordisk intelligens (ETI) och hur kosmisk utveckling kommer att påverka intelligenta arter.
För att ta itu med hur avancerade civilisationer skulle leda till att leva i ett sådant universum, börjar Dr. Hooper med att anta att civilisationerna i fråga skulle vara en typ III på Kardashev-skalan. Utnämnd för att hedra den ryska astrofysiker Nikolai Kardashev, skulle en typ III-civilisation ha uppnått galaktiska proportioner och kunde kontrollera energi i galaktisk skala. Som Hooper antydde:
”I mitt papper föreslår jag att den rationella reaktionen på detta problem skulle vara att civilisationen snabbt skulle expandera utåt, fånga stjärnor och transportera dem till den centrala civilisationen, där de kunde tas i bruk. Dessa stjärnor kan transporteras med energin som de producerar själva. ”
Som Dr. Hooper medger, beror denna slutsats på två antaganden - för det första att en mycket avancerad civilisation kommer att försöka maximera sin tillgång till användbar energi; och för det andra att vår nuvarande förståelse av mörk energi och den framtida expansionen av vårt universum är ungefär korrekt. Med detta i åtanke försökte Dr. Hooper att beräkna vilka stjärnor som kunde skördas med Dyson Spheres och andra megastrukturer.
Denna skörd skulle, enligt Dr. Hooper, bestå av att bygga okonventionella Dyson Spheres som skulle använda den energi de samlade in från stjärnor för att driva dem mot mitten av artens civilisation. Stjärnor med hög massa kommer troligen att utvecklas utanför huvudsekvensen innan de når den centrala civilisationens destination och stjärnor med låg massa skulle inte generera tillräckligt med energi (och därför acceleration) för att undvika att falla bortom horisonten.
Av dessa skäl drar Dr Hooper slutsatsen att stjärnor med massor mellan 0,2 och 1 solmassor kommer att vara de mest attraktiva målen för skörd. Med andra ord, stjärnor som är som vår sol (G-typ eller gul dvärg), orange dvärgar (K-typ) och vissa M-typ (röd dvärg) stjärnor skulle alla vara lämpliga för en typ III-civilisationsändamål. Hooper anger att det skulle finnas begränsande faktorer som måste beaktas:
”Mycket små stjärnor producerar ofta inte tillräckligt med energi för att få dem tillbaka till den centrala civilisationen. Å andra sidan är mycket stora stjärnor kortlivade och kommer att få slut på kärnbränsle innan de når sin destination. Därför skulle de bästa målen för denna typ av program vara stjärnor med samma storlek (eller lite mindre) än solen. ”
Baserat på antagandet om att en sådan civilisation skulle kunna röra sig med 1 - 10% ljusets hastighet, uppskattar Dr Hooper att de skulle kunna skörda stjärnor ut till en sam rörlig radie på cirka 20 till 50 Megaparsec (cirka 65,2 miljoner till 163 miljoner ljusår). Beroende på deras ålder, 1 till 5 miljarder år, skulle de kunna skörda stjärnor inom ett intervall på 1 till 4 Megaparsecs (3 260 till 13 046 ljusår) eller upp till flera tiotals Megaparsecs.
Förutom att skapa en ram för hur en tillräckligt avancerad civilisation skulle kunna överleva kosmisk acceleration, ger Dr Hoopers papper också nya möjligheter i jakten på utomjordisk intelligens (SETI). Medan hans studie främst handlar om möjligheten att en sådan mega-civilisation kommer att dyka upp i framtiden (kanske den till och med kommer att vara vår egen), erkänner han också möjligheten att en redan kan existera.
Tidigare har forskare föreslagit att leta efter Dyson Spheres och andra megastrukturer i universum genom att leta efter signaturer i de infraröda eller sub-millimeterbanden. Emellertid skulle megastrukturer som har byggts för att helt skörda en stjärnas energi och använda den för att transportera dem över rymden med relativistiska hastigheter ge helt andra signaturer.
Dessutom kan närvaron av en sådan mega-civilisation bedömas genom att titta på andra galaxer och områden i rymden för att se om en skörd- och transportprocess redan har påbörjats (eller befinner sig i ett avancerat skede). Medan tidigare sökare efter Dyson Spheres har fokuserat på att upptäcka förekomsten av strukturer runt enskilda stjärnor inom Vintergatan, skulle denna typ av sökning fokusera på galaxer eller grupper av galaxer där de flesta stjärnorna skulle omges av Dyson Spheres och tas bort.
"Detta ger oss en mycket annan signal att leta efter," sade Dr. Hooper. "En avancerad civilisation som håller på att vara i processen med detta program skulle förändra fördelningen av stjärnor över regioner i rymden i tiotals miljoner ljusår i omfattning och skulle sannolikt ge andra signaler till följd av stjärnframdrivning."
I slutändan ger denna teori inte bara en möjlig lösning för hur avancerade arter kan överleva kosmisk expansion, utan erbjuder också nya möjligheter i jakten på utomjordisk intelligens. Med nästa generations instrument som ser längre in i universum och med högre upplösning, borde vi kanske leta efter hypervelocity-stjärnor som alla transporteras till samma rymdregion.
Kan vara en typ III-civilisation som förbereder sig för den dag då mörk energi tar över!
