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黑洞周围的戴森球?外星人科技有这么高吗?我们该如何找到他们?

简介不得不说,人类的科技实在是太落后了。在太阳系中,一颗渺小的行星——地球就足以供给人类所需的全部能源。而在遥远的宇宙中,可能有些地...
不得不说,人类的科技实在是太落后了。在太阳系中,一颗渺小的行星——地球就足以供给人类所需的全部能源。而在遥远的宇宙中,可能有些地外文明,已经开始利用恒星的能源了。

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1960年,著名的物理学家弗里曼·戴森提出了一个著名的概念——戴森球。他认为,当一个文明发展到一定程度之后,一颗行星上的能量就不足以支撑这个文明的发展了,这种文明就会转而寻找更加强大的能源——恒星。
本质上来说,行星上的能源也都是来自于宿主恒星,但毕竟宿主恒星释放出的强大辐射中,只有极其微小的一部分能够被某颗行星接收,更多的部分则是射到了宇宙空间。戴森设想,一个足够先进的文明将会制造出一种巨大的球状结构,将恒星包裹住,吸收它所释放的全部能量,供自己发展!
戴森球的概念一经提出,就引起了轰动,如今被科学爱好者广为传颂。再加上后来科幻作家卡尔达舍夫提出的宇宙三级文明的概念,也让戴森球成为了二级文明的标志性建筑。

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不过,最近的一项研究报告指出,我们的格局可能太小了,一个围绕着恒星的戴森球就能让我们津津乐道。研究人员认为,在宇宙中,甚至可能有高级文明建造了更加强大的戴森球,围绕在宇宙最恐怖天体——黑洞的周围,攫取着更加巨大的能源。而这样的文明,甚至可能已经达到三级了!
提出这个概念的,是我国台湾科学家Tiger Yu-Yang Hsiao。他和他的团队也对戴森球表示了浓厚的兴趣,并且在戴森的基础之上再提升一步,对黑洞周围建造戴森球的想法进行了分析。结果表明,从理论上来讲,这样的工程是有可能实现的。
你可能会纳闷:黑洞不是可以吞噬一切物质吗?怎么可能会有人造建筑跟黑洞抢能源呢?另外,如果这样的戴森球真的存在,我们该如何在宇宙中找到它们呢?

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我们一个一个来解答这些问题。
诚然,黑洞有着无与伦比的引力,能够将附近区域的一切物质都吞噬掉。但是在吞噬的过程中,黑洞还会向外释放出强大的辐射,这里面具有极大的能量,可以被高级文明加以利用。
黑洞向外释放能量的机制有两种:
第一种是霍金辐射,这是霍金提出的一种理论,也就是黑洞会一点点“蒸发”,但是这个过程十分缓慢,尤其对于巨大的黑洞,蒸发速度简直慢得惊人;
第二种是黑洞在吞噬物质时产生的辐射,这里又分为几种不同的情况——

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物质旋转下落时会在黑洞周围形成吸积盘,吸积盘里的物质会摩擦而释放出巨大的能量,其温度甚至可以高达数百万摄氏度;黑洞的磁场还会导致一些等离子体从黑洞的两极被喷射出去,其能量大到可以让它们接近光速,这就是黑洞的相对论性喷流;另外还有黑洞事件视界附近的高温等离子体,也具有惊人的能量。
所以说,在黑洞的周围,的确有非常强大的能量。那么,一个黑洞周围的能量具体有多大呢?
Hsiao等人进行了计算机建模,来分析黑洞所具有的能量。他们分别设定了质量为太阳5倍、20倍和400万倍的黑洞,前两个属于恒星级黑洞,最后一个就是类似于银河系中心的超大质量黑洞。结果表明,这些黑洞的能量相当惊人。

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以恒星级黑洞为例,虽然比超大质量黑洞小得多,但也远超过太阳。即使是在爱丁顿比例相对比较小的情况下,其吸积盘所释放的能量也相当于一颗主序星的数百倍。
至于超大质量黑洞,能量就更加惊人了。如果在它的周围建设一个戴森球,那么这个戴森球从黑洞吸积盘中吸收的能量将相当于太阳的10万倍!注意这个前提,那就是仅仅从吸积盘中攫取能量。如果再加上相对论性喷流等黑洞能源,那么其收集到的能量还要提高差不多5倍!
研究人员在论文中指出:“吸积盘、高温等离子体和相对论性喷流,就可能是一个二级文明的能量站。”别说二级文明,甚至对于三级文明来说,这可能都是一种非常有效的能量来源。

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那么,我们该如何观测这种可能存在的戴森球呢?或者说,如果真的有这样的戴森球存在,它会具有怎样的观测特征呢?
早在60年前,戴森就提出:如果真的有戴森球在某颗恒星周围吸收能源,那么它很有可能会释放出与众不同的红外辐射。因此,我们可以尝试在红外波段进行观测,寻找戴森球可能存在的证据。
在本次研究中,科学家们认为:如果戴森球温度比较低的话,在红外波段的确更有特点;不过,如果戴森球比较热的话,那么紫外波段将是寻找它们的有效范围。

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但是,考虑到黑洞本身就具有极其强大的辐射,所以相比之下,戴森球的辐射几乎可以说是微不足道了。
研究人员还提出:或许我们可以从引力的角度来进行观测,比如戴森球导致的黑洞光线的极细微扭曲,从而推测戴森球的存在。不过,目前来看,我们可能在短时间内,都找不到这样的迹象吧。