В 1971 году английский физик-математик и лауреат Нобелевской премии Роджер Пенроуз предложил, как можно извлечь энергию из вращающейся чёрной дыры. Он утверждал, что это можно сделать, создав своего рода «упряжь» вокруг аккреционного диска чёрной дыры, где падающая материя разгоняется до скорости, близкой к скорости света, что приводит к выделению энергии в нескольких длинах волн. С тех пор многие исследователи предполагают, что продвинутые цивилизации могут использовать этот метод (процесс Пенроуза) для энергетической подпитки своей цивилизации и что это может быть явным технопризнаком – признаком работы внеземного разума — который мы можем засечь.
В качестве примера можно привести гипотезу трансценденции Джона М. Смарта, предлагающую решение парадокса Ферми, в которой он предположил, что развитый интеллект может мигрировать в область, окружающую чёрные дыры, чтобы воспользоваться доступной энергией. Последняя гипотеза принадлежит профессору Гарвардского университета Ави Лоебу, который в своей недавней работе предложил, как развитые цивилизации могли бы полагаться на «чёрную дыру-спутник», чтобы практически бесконечно снабжать свою родную планету энергией. То, как эта чёрная дыра будет освещать планету, вокруг которой она вращается, по его мнению, станет потенциальным технопризнаком для будущих исследований SETI.
Профессор Лоеб — профессор естественных наук Гарвардского университета, директор Института теории и вычислений в Гарвард-Смитсоновском астрофизическом центре (CfA), директор-основатель Инициативы чёрных дыр (BHI) и руководитель проекта «Галилео». Его последняя работа, «Освещение планеты чёрной дырой-спутником как технологический признак», недавно появилась в журнале Research Notes of the American Astronomical Society (RNAAS).
В 1975 году Стивен Хокинг предположил, что чёрные дыры испускают фотоны, нейтрино и некоторые более крупные частицы, получившие впоследствии название «излучение Хокинга». С тех пор предложения по использованию чёрных дыр в качестве источника энергии обычно делятся на два лагеря. С одной стороны, есть возможность использовать угловой момент их аккреционных дисков («процесс Пенроуза») или улавливать тепло и энергию, генерируемые их гиперскоростными джетами (возможно, в форме сферы Дайсона). С другой стороны, существует возможность подачи материи на чёрную дыру и использования возникающего при этом излучения Хокинга.
В своей статье Лоеб предлагает, как продвинутая цивилизация могла бы использовать последний процесс, создав чёрную дыру, которая будет вращаться вокруг её родной планеты. Эта чёрная дыра будет очень маленькой, её масса составит всего сто тысяч тонн (1011 г). Если не принимать меры, эта чёрная дыра испарится всего за полтора года за счёт излучения Хокинга. Но, как рассказал Лоеб, её можно подпитывать, добавляя к ней относительно небольшое количество материи — 2,2 кг в секунду. Взамен она обеспечивала бы бесконечный запас энергии:
«Эта система с чёрной дырой — самый эффективный двигатель, о котором я когда-либо думал. Топливо преобразуется в энергию с идеальной эффективностью в 100%, потому что масса, падающая в чёрную дыру, в конечном итоге выходит наружу в виде излучения Хокинга. Я не видел, чтобы эта идея обсуждалась раньше, и у меня был момент «эврики», когда я понял это несколько недель назад. Единственный другой метод преобразования массы в излучение со 100-процентной эффективностью — это аннигиляция материи и антиматерии».
Как указывает Лоеб, количество необходимого антивещества выходит за рамки того, что человечество может достичь в настоящее время. С 1995 года коллайдеры частиц в ЦЕРНе смогли произвести менее десяти нанограммов антивещества, что достаточно для питания 60-ваттной лампочки в течение четырёх часов. Для сравнения, предложенная Лоебом чёрная дыра массой 1011 г могла бы непрерывно выдавать энергию мощностью 40 квадриллионов (4015) ватт. «Глобальное потребление энергии составляет несколько терраватт, что в десять тысяч раз меньше, чем мощность этой чёрной дыры», — добавил Лоеб. «Ещё одно преимущество этого двигателя из чёрной дыры в том, что он может использовать в качестве топлива любую форму материи. Это может быть мусор. Нет лучшего способа переработать мусор, чем превратить его в чистую энергию со 100-процентной эффективностью».
Ещё одно преимущество заключается в том, что чёрная дыра может использовать в качестве топлива любую форму материи, включая все отходы, которые производит цивилизация. В этом отношении двигатель чёрной дыры решил бы проблемы развитой цивилизации с мусором, обеспечив взамен неисчерпаемый запас энергии. Во всем мире люди ежегодно производят около 1,92 миллиарда тонн отходов, что оказывает серьёзное влияние на окружающую среду. Этого было бы достаточно, чтобы питать двигатель чёрной дыры массой 1011 г в течение 437 миллионов лет!
Что касается того, как можно совершить такой подвиг, Лоеб ссылается на свою предыдущую статью, в которой он предположил, что достаточно развитая цивилизация может создать «детскую вселенную» с помощью квантового туннелирования. В то время как такой подвиг может совершить только цивилизация III типа (или более развитая), двигатель для чёрной дыры гораздо проще и, возможно, может быть создан цивилизацией II типа:
«Это большая проблема. Хорошая новость заключается в том, что создать такую чёрную дыру гораздо проще, чем детскую вселенную. Но для производства чёрной дыры массой 1011 г необходимо сжать материю или излучение до плотности массы, которая на 60 порядков выше плотности твёрдого железа. Плотность атомных ядер или нейтронных звёзд лишь на 15 порядков выше плотности твёрдого тела. Плотность космического излучения смогла достичь таких показателей менее чем через фемтосекунду после Большого взрыва».
Этому была посвящена ещё одна недавно написанная работа Лоеба, в которой он утверждал, что, исходя из общей теории относительности, чёрные дыры могут состоять из света. Но самое интересное в предложенном двигателе из чёрных дыр — это то, что его можно будет обнаружить за много световых лет, что делает его жизнеспособным технопризнаком, указывающим на существование развитой цивилизации. Как и многие другие предлагаемые технопризнаки, в частности сферы Дайсона и другие мегаструктуры, существование двигателя чёрной дыры является спекулятивным и теоретическим. Но, как однажды сказал сам Фримен Дайсон, что бы мы ни придумали (и если физика этой идеи обоснована), достаточно развитая цивилизация, возможно, уже это сделала. Лоеб сказал:
«Двигатель из чёрной дыры может быть обнаружен в виде каменистой планеты-изгоя, освещённой гамма-лучами, у которой нет компаньона звёздной массы. Если мы когда-нибудь найдём доказательства существования такого двигателя, нам придётся рассмотреть возможность того, что источник был созданной или пойманной в ловушку первобытной чёрной дырой, которую использовала для своих нужд высокоразвитой технологической цивилизацией. Нет лучшего маркёра технологических инноваций, чем создание очага из искривлённого пространства в виде мини чёрной дыры».
