05.08.2024, Ави Лёб, avi-loeb.medium.com
Вас беспокоят высокие счета за электроэнергию, а также избыток мусора?
Представьте себе волшебную мусорную корзину, которая превращает любой мусор, который вы в нее бросаете, в чистую энергию с эффективностью преобразования массы в энергию 10% - что в десять раз выше, чем у самого эффективного ядерного топлива. Как только мусор попадает в эту волшебную корзину, он исчезает - и его больше никогда не увидят. Звучит как фантастика? Это не так. Природа наделила всеми этими качествами черные дыры. Как только мусор попадает за горизонт событий, он становится невидимым для внешнего мира.
Развитые цивилизации могли бы удовлетворить свои потребности в энергии, пропуская свой мусор через аккреционный диск вокруг миниатюрной черной дыры, которая вращается как луна вокруг их планеты.
Технологическая проблема создания мини-черной дыры заключается в огромной плотности массы, необходимой для ее создания. Если возможно создать мини-черную дыру и сохранить ее в качестве светящейся луны, то эта искусственная печь могла бы заменить Солнце в освещении и обогреве планеты-изгоя, которая в противном случае замерзла бы и была бы непригодна для жизни.
Космологи предполагают, что мини-черные дыры могли появиться в ранней Вселенной, когда плотность излучения была достаточно высокой. Однако достаточно развитая технологическая цивилизация могла бы создать мини-черную дыру, чтобы удовлетворить свои энергетические потребности.
Стивен Хокинг понял в 1974 году, что мини-черная дыра будет светиться сама по себе, даже без внешнего источника топлива. Так называемое излучение Хокинга ярче для меньших черных дыр, заставляя их испаряться за конечное время. Какова будет оптимальная масса черной дыры для обеспечения энергоснабжения планеты размером с Землю в течение года?
Представьте себе мини-черную дыру на низкой околоземной орбите высотой 1500 километров, что составляет около четверти радиуса Земли. Такая черная дыра могла бы обеспечить поток энергии, который Земля в настоящее время получает от Солнца, если ее светимость (энергия, излучаемая в единицу времени) в десять миллиардов раз меньше солнечной светимости.
Для планеты, подобной Земле, источник будет освещать поверхность под собой, чередуя день с ночью каждые ~ 90 минут. Продолжительность искусственного дня будет масштабироваться с радиусом орбиты источника в степени 1,5.
Необходимый поток энергии может быть предоставлен мини-черной дырой массой в сто тысяч тонн, что в тридцать раз больше массы Starship и эквивалентно массе астероида диаметром 60 метров. Время испарения Хокинга для такой черной дыры составляет порядка года. Чтобы поддерживать работу такой печи в течение более длительного периода, необходимо каждый год подпитывать ее мусором. Этот акт напоминал бы закладывание поленьев в дровяной камин. Цивилизация могла бы автоматизировать этот процесс, постоянно запуская материал с другого спутника аналогичной массы, вращающегося по орбите вблизи черной дыры и подпитывающего ее аккреционный диск для поддержания его в устойчивом состоянии для компенсации потерь от излучения Хокинга.
Излучение Хокинга такой мини-черной дыры будет включать высокоэнергетические частицы с массой покоя в сто раз больше массы протона. Эти частицы будут перерабатываться атмосферой планеты в тепло и оптический свет, которые могли бы питать жизнь на поверхности планеты.
Технология создания мини-черной дыры такой массы потребовала бы создания плотности массы, которая на 61 порядок больше плотности воды или на 44 порядка больше плотности атомного ядра. Совершен ли такой технологический подвиг какой-нибудь развитой цивилизацией в галактике Млечный Путь, еще предстоит выяснить. Гамма-телескопы могут искать луны (мини-черные дыры) в качестве технологической сигнатуры вокруг экзопланет.
Если мы когда-нибудь обнаружим скалистую планету-изгой без компаньона звездной массы, освещенную ярким гамма-излучением луны, нам придется рассмотреть возможность того, что источник был создан или пойман в ловушку высокоразвитой технологической цивилизацией. Вчера вечером в Майами, Флорида, мне вручили награду «Охотники за космическими аномалиями» за 2024 год, но я был бы гораздо более взволнован, если бы обнаружил аномально яркую луну.
Нет лучшего показателя технологических инноваций, чем создание печи из искривления пространства-времени в форме миниатюрной черной дыры.
В настоящее время существует большое количество стартапов, нацеленных на создание компактных термоядерных реакторов. Мини-черная дыра была бы гораздо более эффективной и экологически чистой.
Научная статья: Illumination of a planet by a black-hole moon as a technological signature
Перевод: Александр Тарлаковский (блог tay-ceti)
Оригинал: Illumination of a Planet by a Mini-Black-Hole Moon as a Technological Signature
Комментарии (46)
VT100
11.08.2024 18:19+3...эффективностью преобразования массы в энергию 10% - что в десять раз выше, чем у самого эффективного ядерного топлива.
И не путать КПД "горения" с КПД съёма энергии. <зануда> -> выкл.
dyadyaSerezha
11.08.2024 18:19Значит ли это, что 90% массы просто выкидывается в космос вокруг, включая Землю через её атмосферу? Тогда какой эффект будет от этого?
leon_shtuet
11.08.2024 18:19+3Как только мусор попадает в эту волшебную корзину, он исчезает - и его больше никогда не увидят.
А где нибудь, в параллельной вселенной, на бедных тау китян из ниоткуда валится груда отходов и они матерят непознанную природу бытия.
kompilainenn2
11.08.2024 18:19+3есть подозрение что на выходе из нашей черной дыры в другой вселенной будет поток энергии, ровно такой же, как был у нас при Большом Взрыве, а уж потом из него образуется "мусор" в виде кварков-электронов-нейтрино-что_там_ещё_нынче_придумали
jarkevithwlad
11.08.2024 18:19мне одному казалось ? что бы была чёрная дыра она должна быть гиганской массы, а не гиганской плотности? плотность это разве не следствие?
DreamChild
11.08.2024 18:19+2Современная физика допускает существование черных дыр небольшой массы, вплоть до планковской. Это так называемые первичные черные дыры, которые образовывались не при коллапсе звёзд, а на заре существования вселенной. Правда пока что это только гипотеза.
С плотностью тоже не всё однозначно. Чем больше черная дыра, тем ниже её плотность. Огромные черные дыры массой в сотни миллиардов солнечных имеют плотность ниже, чем у воды и даже воздуха.
jarkevithwlad
11.08.2024 18:19при таких низких массах как будет достигаться такая сила притяжения что бы удерживать и не выпускать свет? и каким образом интересно узнали плотность чёрных дыр? (действительно интересно)
jarkevithwlad
11.08.2024 18:19p.s. лично я это вижу так, объект набирает массу до того момента пока свет не начнёт по кругу опускаться внутрь, со временем высота орбиты (горизонт событий), будет увеличиваться изза большей массы объекта, при этом (по моему мнению) плотность всегда примерно равная и уж точно не уменьшается при увеличении массы), как по мне так внутри чёрной дыры в центре просто ядро примерно одинаковой плотности где атомы максимально сжаты, как по мне это более логично, да и его не увидить, не пощупать, не измерять, хотя оно может иметь гиганскую температуру и не испускать свет
Metotron0
11.08.2024 18:19+1Семихатов говорил, что чёрная дыра — это не вещество, а особая область пространства. Хотя мы не можем точно сказать, что внутри, но это не плотно сидящие атомы, а то это была бы всё ещё нейтронная звезда.
Zenitchik
11.08.2024 18:19+1Реально, сейчас неизвестно механизма возникновения ЧД массой меньше предела Волкова-Оппенгеймера. Существовать-то они теоретически могли бы, но непонятно, откуда они могли бы взяться.
DreamChild
11.08.2024 18:19Плотность рассчитывается математически. Для чёрных дыр есть формула, которая позволяет узнать радиус ЧД для той или иной массы (тот самый радиус Шварцшильда). Он прямо пропорционален массе. Зная радиус, можем получить обьём. Зная массу и обьём, можем получить плотность. Так как обьём пропорционален кубу радиуса (а радиус пропорционален массе), плотность резко падает с ростом массы
jarkevithwlad
11.08.2024 18:19да, спасибо, уже прочитал, но на чём основана эта формула? я видел её, она довольно простая, но почему она правильная, не вижу в ней логики))
DreamChild
11.08.2024 18:19Она следует из формулы расчёта второй космической скорости, при условии, что это скорость света. Ну то есть, зная скорость света, граитационную постоянную и формулу для вычисления второй космической сокрости, можно определить, каким должен радиус тела заданной массы, чтобы его не мог покинуть даже свет.
jarkevithwlad
11.08.2024 18:19+1так а почему внутри не может быть ядро размером в метр (условно), а горизонт событий размером с планету (условно), и плотность может быть разной от размера ядра внутри, горизонт событий не определяет же размеры того что внутри, а вроде как должен зависеть только от массы
Zenitchik
11.08.2024 18:19так а почему внутри не может быть ядро размером в метр
Может. Но с точки зрения внешнего наблюдателя, это не имеет значения.
jarkevithwlad
11.08.2024 18:19+1ну что значит не имеет значения? мы же пытаемся разобраться во всём..
domix32
11.08.2024 18:19Потому что математика в пределах радиуса ЧД маленько ломается вместе с топологией - те самые пресловутые сингулярности. Из этого же возникают странные физические последствия вроде траекторий, которые вернут вас в прошлое, струны сингулярности во вращающихся ЧД, другие макровселенные с полным циклом от большого взрыва до большого разрыва и прочая экзотика. Идеи есть, допущений тьма, а как на самом деле - не ясно - смотреть-то внутрь мы не можем.
Zenitchik
11.08.2024 18:19+1Нет никакой возможности выяснить, что там под горизонтом событий.
У ЧД реально только три наблюдаемых параметра: масса, заряд и вектор осевого вращения.
arheops
11.08.2024 18:19Свет падает на дыру бесконечное время. Какая разница КУДА?
Понятия времени для света на горизонте - не существует для внешнего наблюдателя.
ababich
11.08.2024 18:19при таких низких массах как будет достигаться такая сила притяжения что бы удерживать и не выпускать свет?
ну так и размер же надо учитывать а не только массу
и каким образом интересно узнали плотность чёрных дыр? (действительно интересно)
плотность-это условное понятие для ЧД, но определяется просто : масса ЧД делится на объем внутри горизонта ЧД
погуглите плотность ЧД
там есть пояснение почему с ростом ЧД ее плотность падает.... вплоть до плотности воздуха
DGN
11.08.2024 18:19А по данным некоторых астрофизиков, могут даже совпадать с плотностью нашей вселенной...
Oangai
11.08.2024 18:19+2мысль конечно интересная, но одновременно поражает глупость автора и подобных мечтателей: если уж и вправду обнаружится подобная синтетическая конструкция, то искать там рядом развитую разумную цивилизацию точно уж не стоит. Не- развитую и не- разумную может быть там и найдёте, мёртвую или в процессе самоубийства, но будет ли вам с ними интересно?
Развитие цивилизации - это всегда увеличение эффективности использования энергии и снижение вредных воздействий на себя и свою среду обитания. Если она это не умеет, то её пока и нельзя назвать развитой (хотя и есть шанс что научится когда-нибудь). Если не хочет - то и разумной её назвать трудно. А черная дыра над головой, ну это по побочным эффектам примерно как русскую печь ураном топить... Ума палата.
bbs12
11.08.2024 18:19+1А черная дыра над головой, ну это по побочным эффектам примерно как русскую печь ураном топить...
Теоретически реактор на базе черной дыры выглядит намного более стабильной и управляемой конструкцией, чем звезда. Посмотрите на наш нынешний реактор: он работает сам по себе и иногда делает непонятные опасные штуки, например Геомагнитная буря 1859 года. Потом он вообще раздуется и всем станет жарко. Другие реакторы такого типа часто ещё хуже: мелкие красные карлики постоянно мочат всё вокруг сильными вспышками, а более крупные мало живут и взрываются сверхновыми, скорее всего полностью уничтожая свои планетные системы.
Хотя обычный управляемый термояд выглядит как-то получше конечно.
All999
11.08.2024 18:19+4Что курил автор???
Если цивилизация настолько продвинутая, то ей проще уплотнить водород до состояния синтеза, это на много порядков легче.
оно радиактивное?
Если упустить момент с подкладкой дров, то оно в отличие от синтеза не затухнет, а испарится, простерилизовав кусок планеты под собой и сдув ударной волной всё остальное, боинговский аппарат на МКС намекает на это. Зато золотишка будет немеряно, но радоваться внезапному обогащению будет некому. А случайно выжившие тоже не обрадуются, ибо биржевые котировки на золото очень рухнут, обрушив экономику (это в предположении, что они там вокруг дыры конфаймент сварганят на случай чего), тогда придется создавать эдакий аналог ОПЕК по недопущению доставки золота на планету.
Если мы когда-нибудь обнаружим скалистую планету-изгой без компаньона звездной массы, освещенную ярким гамма-излучением луны,
Остаётся вопрос, как на такой планете завелась жизнь и дожилась до цивилизации. Планета должна быть навроде нашего Плутона, оченно холодная. Если для жизни это пригодно, то нагрев ей будет противопоказан гораздо больше, чем нашим пингвинам. А если улетела после взрыва сверхновой, то перед этим прожарится и надёжно простерилизуется, это не считая того, что для сверхновой звезда должна быть тяжёлой, а они долго не живут, там даже простейшие предбиологические молекулы не успеют образоваться. Есть ещё вариант колонизации цивилизацией-изгоем, навроде наших маори, переехавших на какие-то острова из Австралии, вероятность этого оценить не могу. Вполне возможно, тогда таких планет будет много, но всё равно, уплотнить водород им будет проще, причем на поверхности.
Zenitchik
11.08.2024 18:19Если упустить момент с подкладкой дров, то оно в отличие от синтеза не затухнет, а испарится,
Точно нет. Испаряться оно будет настолько медленно, что мы этого не заметим.
биржевые котировки на золото очень рухнут, обрушив экономику
А может наоборот? Дешёвое золото могло бы стать конструкционным металлом. В электротехнике оно совсем немного хуже меди, зато не окисляется.
Вообще, для промышленности очень плохо, что некоторые металлы оказались очень дорогими.
kipar
11.08.2024 18:19+3Точно нет. Испаряться оно будет настолько медленно, что мы этого не заметим.
в статье рассматривается ЧД такой массы которая целиком испаряется за год (но за счет притока новой массы будет оставаться такого же размера).
Вот ЧД массой с Луну и больше вообще никуда не будет испаряться, пока фон реликтового излучения не понизится.
domix32
11.08.2024 18:19+1Поигрался с калькулятором и выяснил приблизительные параметры ЧД, испаряющейся за год весит примерно 90к тон но при этом радиус шваршильда будет сотые доли нанометра. Номинальная светимость будет в триллион раз меньше в сравнении с солнцем - 4×10^16 ватт у ЧД против 3.828×10^26 у Солнца.
При таких размерах и массе шальной астероид вполне может утащить ЧД с орбиты Земли или запульнуть в её сторону, и не представляю как в такое можно будет что-то прицельно закидывать для пополнения массы.
ЧД массой с луну будет испаряться > 10^52 лет, то бишь к тому моменту уже и вселенная остынет.
shares-caisson
11.08.2024 18:19+3Забавно как разные люди делают разные допущения о будущем, но всё равно оно оказывается чем-то похоже на настоящее :) автор поста -- одни, вы другие.
Так-то, если цивилизация настолько продвинутая, что черные дыры на орбите генерирует, то вряд-ли для неё проблема вытащить вообще всё золото из коры, да и окружающей системы, а потом трансмутацияии наделать нового. С другой стороны, с такими высокими технологиями вряд-ли вообще будет что-то, что называется "мусором" -- развитая цивилизация сто процентов сможет замкнуть циклы использования материалов. Ну и конечно они не будут ютиться на планетке, а будут по всей системе рассеяны, а тогда уже можно и подумать о том чтобы черную дыру не на орбиту, а в центре поставить, если уж захочется.
DGN
11.08.2024 18:19+1Такая цивилизация сможет в итоге занять галактику, и черную дыру следует искать там, в центре. Ой...
wmlab
11.08.2024 18:19+7Черная дыра на орбите - врагу не пожелаешь. Аккреционный диск дико фонит во всех диапазонах, вызывая помехи, разрушая озоновый слой. Дыра плюется джетами, которые, вертясь случайным образом, пропахивают, словно плуги, поверхность планеты. Дыра понемногу растет, сначала усиливая приливы, а потом, по мере приближения к пределу Роша, вызывая землетрясения и кроша кору. Без владения гравитационными технологиями, размещение ЧД на орбите обитаемой планеты безответственно. Я против.
domix32
11.08.2024 18:19+1А разве ионизация не способствует синтезу О3 как это происходит с солнечным светом? За приливы тоже не очень понятно - если оно такой же массы, что и луна, то по идее оно будет тянуть также как и Луна. Единственный минус, что она при этом крутится в 16 раз быстрее, то бишь разломов несколько прибавится, а с ним и землетрясений.
А из-за чего рост ЧД будет? Массу от земли оно отобрать не может на таком расстоянии, давление солнечного ветра возможно что-то накинет, но тут надо считать сколько оно энергии при этом будет получать и сколько испарять.
В среднем согласен - сомнительный план.
domix32
11.08.2024 18:19+2А уж какое феерическое шоу всех ожидает, когда масса ЧД наиспаряется до предела, когда это будет уже не ЧД. При 1,5к километров думается ближайшая к ЧД половина поверхности земли испарится через несколько секунд.
isden
11.08.2024 18:19+1Автор оригинала: Ави Лёб
Все понятно.
Кмк зря потратили время на перевод.
Zenitchik
11.08.2024 18:19Ави Лёб
А чем он знаменит?
domix32
11.08.2024 18:19+1Учёный, который wants to believe. Собственно из заявлений было:
Омуамуа - сигаробразный межзвздный объект пролетавший пару лет назад сквозь солнечную систему - это корабль пиршельцев из-за его необычной формы и непонятных ускорений.
Остатки метеорита приземплившегося в атлантике недалеко от берегов южной америки - это осколки разбившегося летательного аппарата инопланетян. Он даже смог получить частного спонсора, чтобы собрать экспедицию и за несколько месяцев таки натралил там около сотни метеоритных остатков, которые по идее должны уйти в исследовательские институты на анализ.
С одной стороны немного фрик, с другой - вполне реальный учёный, который берёт на себя удар выдавая такие вот странные гипотезы и привлекая внимание и финансирование на исследования тех же малых тел и их остатков.
hrusha
11.08.2024 18:19+1Мне кажется что недостаток или избыток энергии в будущем будут решать орбитальными зеркалами / солнечными панелями большой площади. Это технологии вполне доступны даже на текущем уровне развития
Hajiyev_Tamerlan
11.08.2024 18:19В сборнике "Ультиматум" был рассказ Тони Морфетта "Корзинка для мусора" про изобретение универсального утилизатора мусора -- всё исчезает в никуда. Но через некоторое время из ниоткуда начали сыпаться инопланетные отходы. Так и с безумной тягой осчастливить человечество суррогатами вещей, которых и так полно в неограниченном количестве.
arheops
11.08.2024 18:19+110% во всех направлениях, на планету попадет меньше 3%.
Ну и спецэффекты от жесткого излучения и джетов врядли сделают жизнь лучше.
К тому же она будет пылесосить все вокруг, включая второй спутник с которого ее "кормить".
Oangai
11.08.2024 18:19там и без джетов "синхротронное" излучение будет достаточно жестким от всего что на неё переодически падать будет, при том что наша цивилизация от каждого солнечного ветерка чихает, а тут оно будет литься сплошным потоком. Потом, всякие сверхточные детекторы вроде LIGO идут лесом от такой массы на орбите, так что в топку их. Системы точного времени, GPS у нас корректируется с учетом релятивистских эффектов - тоже в топку, зачем нам GPS. Геостационарные спутники каждые полтора часа туда-сюда болтать будет, бесполезными станут - их можно туда же. Вобщем, много что можно этому пылесосу скормить из того что человечество понапридумывало. Зато тепло...
moonoviy
оно радиактивное?
Kenya-West
По моему полу-субъективному мнению, излучать оно должно во всех доступных диапазонах. Вопрос, конечно, в пропорциях и абсолютном количестве гамма-лучей. Как эту заразу поглощать, если орбитальная ЧД будет "под" радиационным поясом Земли - задача как будто нерешаемая.
Возможно, будем просто меньше загорать на пляжах, как в том анекдоте...