В новом исследовании учёные изучают возможность создания конструкции, улавливающей энергию аккреции чёрной дыры, и то, по каким характеристикам её можно было бы обнаружить. Исследование опубликовано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Учёные пытаются ответить на один из главных вопросов – одиноки ли мы во Вселенной; а конкретнее – есть ли где-нибудь ещё технологические развитые цивилизации. Для поиска ответа нужно представить, как могла бы выглядеть технология инопланетян, и как мы могли бы обнаружить её присутствие.

Одной из известных и одновременно впечатляющих гипотетических конструкций является т.н. «сфера Дайсона» — предложенный американским физиком-теоретиком Фрименом Дайсоном астроинженерный проект, представляющий собой сферическую оболочку большого радиуса со звездой в центре.

В 1960-х годах советский радиоастроном Николай Кардашёв предположил классификацию возможных инопланетных цивилизаций по объёму энергетических ресурсов, ими потребляемых. К первому типу он отнёс цивилизацию, энергопотребление которой сравнимо с мощностью, получаемой её родной планетой от центральной звезды и энергетических источников самой планеты. Второй тип уже потребляет энергию, сравнимую с мощностью центральной звезды планетной системы. Третий тип потребляет энергию всей галактики.

Описывая проект сферы, улавливающей энергию звезды, Дайсон в своей работе предположил, что подобная конструкция будет неизбежно излучать тепловую энергию, по которой мы и можем засечь наличие такой сферы.

Теперь же исследователи предположили, что развитым цивилизациям второго или третьего типа потребуется более мощный источник энергии, чем средняя звезда главной последовательности, типа Солнца. Таким потенциальным источником может стать чёрная дыра массы, сравнимой с массой звезды. По их оценкам, её энергия будет в сотни раз больше, чем светимость средней звезды.

Поэтому исследователи задались вопросом, можно ли построить сферу Дайсона (или хотя бы кольцо Дайсона, или просто рой улавливающих энергию кораблей) вокруг чёрной дыры, и сможем ли мы обнаружить подобный объект в космосе?

Известно, что чёрные дыры обладают очень мощной гравитацией, заставляющей даже свет сворачивать с прямого пути. А внутри горизонта событий и свет уже не может вырваться из гравитационного колодца. Но несмотря на это, в окрестности чёрной дыры происходят определённые процессы, излучающие в космос огромную энергию.

Это, например, аккреционный диск, состоящий из вращающейся вокруг чёрной дыры материи, разогревающейся из-за трения до миллионов градусов. Также чёрная дыра должна порождать излучение чёрного тела – т.н. излучение Хокинга (правда, пока теоретическое и в принципе довольно слабое). Кроме того, между внутренним краем аккреционного диска и горизонтом событий существует корона из намагниченной плазмы. А на полюсах чёрной дыры вырываются в космос струи материи – джеты, движущиеся со скоростями, близкими к скорости света.

По расчётам учёных, наибольшую энергию будет давать аккреционный диск, светимость которого может превышать солнечную в 100 000 раз – этого достаточно для поддержания цивилизации второго типа. Если же предполагаемая сфера Дайсона сможет собирать не только электромагнитное излучение, но и кинетическую энергию джетов, общее количество собранной энергии увеличится в пять раз.

Подобные структуры будут заметны в различных диапазонах. Более горячие сферы будут излучать в ультрафиолете, а более холодные – в инфракрасном диапазоне, как предсказывал и сам Дайсон. Однако если учесть, что активные чёрные дыры и сами излучают в таких же диапазонах, обнаружить наличие рядом с одной из них сферы Дайсона будет довольно сложно. Возможно, это получится сделать, изучая другие аспекты поведения чёрной дыры – например, изменения в излучении, вызываемые гравитацией сферы.