Kuinka edistynyt sivilisaatio voisi estää pimeää energiaa estämästä heidän tulevaa tutkimustaan
1930-luvulla tähtitieteilijät ymmärsivät, että maailmankaikkeus on laajentumassa. 1990-luvulla he ymmärsivät, että sen laajenemisnopeus kiihtyy, mikä synnytti 'pimeän energian' teorian. Tämän vuoksi on arvioitu, että seuraavien 100 miljardin vuoden aikana kaikki paikallisen ryhmän tähdet – maailmankaikkeuden osa, johon kuuluu yhteensä 54 galaksia, Linnunrata mukaan lukien – laajenevat kosmisen horisontin ulkopuolelle.
Tässä vaiheessa nämä tähdet eivät ole enää havaittavissa, vaan niihin ei päästä käsiksi – mikä tarkoittaa, että mikään edistynyt sivilisaatio ei pysty valjastamaan niiden energiaa. Tohtori Dan Hooper – astrofyysikko Fermi National Accelerator Laboratory (FNAL) ja Chicagon yliopisto – äskettäin tehty tutkimus joka osoitti, kuinka riittävän kehittynyt sivilisaatio voisi kyetä keräämään nämä tähdet ja estämään niitä leviämästä ulospäin.
Hänen tutkimuksensa vuoksi, joka ilmestyi äskettäin verkossa otsikolla ' Elämä vs. pimeä energia: kuinka kehittynyt sivilisaatio voisi vastustaa maailmankaikkeuden kiihtyvää laajenemista ', tohtori Dan Hooper pohti, kuinka sivilisaatiot voisivat pystyä kääntämään kosmisen laajenemisprosessin. Lisäksi hän ehdottaa tapoja, joilla ihmiskunta voisi etsiä merkkejä tällaisesta sivilisaatiosta.
Yksinkertaisesti sanottuna pimeän energian teoria on, että avaruus on täynnä salaperäistä näkymätöntä voimaa, joka vastustaa painovoimaa ja saa universumin laajenemaan kiihtyvällä nopeudella. Teoria sai alkunsa Einsteinin kosmologisesta vakiosta, jonka hän lisäsi teoriaansa Yleinen suhteellisuusteoria selittää, kuinka universumi voisi pysyä staattisena sen sijaan, että se olisi laajenemis- tai supistumistilassa.
Vaikka Einstein osoittautui vääräksi, kiitos havaintojen, jotka osoittivat, että maailmankaikkeus oli laajentumassa, tutkijat palasivat käsitteeseen selittääkseen kuinka kosminen laajeneminen on kiihtynyt viimeisten muutaman miljardin vuoden aikana. Tohtori Hooperin tutkimuksen mukaan ainoa ongelma tässä teoriassa on, että pimeästä energiasta tulee lopulta hallitseva ja Universumin kosmisen laajenemisnopeus kasvaa eksponentiaalisesti.
Tämän seurauksena maailmankaikkeus laajenee pisteeseen, jossa kaikki tähdet ovat niin kaukana toisistaan, että älykkäät lajit eivät edes pysty näkemään niitä, saati sitten tutkia niitä tai valjastaa niiden energiaa. Kuten tohtori Hooper kertoi Universe Todaylle sähköpostitse:
'Kosmologit ovat oppineet viimeisten 20 vuoden aikana, että universumimme laajenee kiihtyvästi. Tämä tarkoittaa, että seuraavan noin 100 miljardin vuoden aikana suurin osa tähdistä ja galakseista, jotka voimme nyt nähdä taivaalla, katoaa ikuisesti ja putoaa kaikkien avaruusalueiden ulkopuolelle, joihin voisimme päästä, jopa periaatteessa. Tämä rajoittaa pitkälle tulevan kehittyneen sivilisaation kykyä kerätä energiaa ja siten rajoittaa monia asioita, joita he saattavat haluta saavuttaa.'
Kuvassa Lamba Cold Dark Matter (LCDM) -malli, joka osoittaa, kuinka pimeän energian vaikutus on johtanut kosmisen laajenemisen kiihtymiseen. Luotto: Wikipedia Commons / Alex Mittelmann
Sen lisäksi, että on johtaja Teoreettinen astrofysiikan ryhmä FNAL:ssa tohtori Hooper on myös apulaisprofessori Chicagon yliopiston tähtitieteen ja astrofysiikan laitoksella. Sellaisenaan hän on hyvin perehtynyt maan ulkopuolisen älykkyyden (ETI) suuriin kysymyksiin ja siihen, miten kosminen evoluutio vaikuttaa älykkäisiin lajeihin.
Käsitelläkseen, kuinka kehittyneet sivilisaatiot voisivat elää sellaisessa universumissa, tohtori Hooper aloittaa olettamalla, että kyseiset sivilisaatiot olisivat tyypin III sivilisaatioita. Kardashev asteikko . Venäläisen astrofyysikon Nikolai Kardaševin kunniaksi nimetty tyypin III sivilisaatio olisi saavuttanut galaktiset mittasuhteet ja pystynyt hallitsemaan energiaa galaktisessa mittakaavassa. Kuten Hooper totesi:
'Kirjoituksessani ehdotan, että rationaalinen reaktio tähän ongelmaan olisi sivilisaation laajentuminen ulospäin nopeasti, vangitsemalla tähtiä ja kuljettamalla niitä keskussivilisaatioon, jossa niitä voitaisiin käyttää. Näitä tähtiä voitaisiin kuljettaa käyttämällä energiaa, jonka ne itse tuottavat.'
Kuten tohtori Hooper myöntää, tämä johtopäätös perustuu kahteen olettamukseen – ensinnäkin siihen, että erittäin kehittynyt sivilisaatio yrittää maksimoida käyttökelpoisen energiansa saatavuuden; ja toiseksi, että nykyinen käsityksemme pimeästä energiasta ja universumimme tulevasta laajenemisesta on suurin piirtein oikea. Tätä silmällä pitäen tohtori Hooper yritti laskea mitkä tähdet voitaisiin kerätä käyttämällä Dyson Spheres -palloja ja muita megarakenteita.
Tämä korjuu, tohtori Hooperin mukaan, koostuisi epätavanomaisten Dyson Spherien rakentamisesta, jotka käyttäisivät tähdistä keräämänsä energiaa kuljettamaan niitä kohti lajin sivilisaation keskustaa. Suurimassaiset tähdet kehittyvät todennäköisesti pääsekvenssin ulkopuolelle ennen kuin ne saavuttavat keskussivilisaation määränpään, eivätkä pienimassaiset tähdet tuottaisi tarpeeksi energiaa (ja siten kiihtyvyyttä) välttääkseen putoamisen horisontin ulkopuolelle.
Näistä syistä tohtori Hooper päättelee, että tähdet, joiden massa on välillä 0,2 - 1 Auringon massat, ovat houkuttelevimmat korjuukohteet. Toisin sanoen tähdet, jotka ovat kuin aurinkomme (G-tyyppi tai keltainen kääpiö), oranssit kääpiöt (K-tyyppi) ja jotkin M-tyypin (punainen kääpiö) tähdet sopivat kaikki tyypin III sivilisaation tarkoituksiin. Kuten tohtori Hooper osoittaa, on olemassa rajoittavia tekijöitä, jotka on otettava huomioon:
”Hyvin pienet tähdet eivät usein tuota tarpeeksi energiaa saadakseen ne takaisin keskussivilisaatioon. Toisaalta erittäin suuret tähdet ovat lyhytikäisiä ja niistä loppuu ydinpolttoaine ennen kuin ne saavuttavat määränpäähänsä. Näin ollen tämänkaltaisen ohjelman parhaat kohteet olisivat kooltaan samankokoiset (tai hieman pienemmät) tähdet kuin Aurinko.'
Perustuen oletukseen, että tällainen sivilisaatio voisi kulkea 1–10 % valon nopeudella, tohtori Hooper arvioi, että ne pystyisivät keräämään tähtiä noin 20–50 megaparsekin (noin 65,2 miljoonan 163 miljoonaa valovuotta). Iästä riippuen, 1–5 miljardia vuotta, he pystyisivät keräämään tähtiä 1–4 megaparsekin (3 260–13 046 valovuotta) tai useiden kymmenien megaparsekkien välillä.
Sen lisäksi, että Dr. Hooperin artikkeli tarjoaa puitteet sille, kuinka riittävän kehittynyt sivilisaatio voisi selviytyä kosmisesta kiihtyvyydestä, se tarjoaa myös uusia mahdollisuuksia maan ulkopuolisen älyn (SETI) etsinnässä. Vaikka hänen tutkimuksensa käsittelee ensisijaisesti mahdollisuutta, että tällainen megasivilisaatio syntyy tulevaisuudessa (ehkä se on jopa omamme), hän myöntää myös mahdollisuuden, että sellainen voisi olla jo olemassa.
Aiemmin tutkijat ovat ehdottaneet Dysonin pallojen ja muiden megarakenteiden etsimistä universumista etsimällä signaaleja infrapuna- tai submillimetrin kaistalta. Kuitenkin megarakenteet, jotka on rakennettu keräämään täydellisesti tähden energiaa ja käyttämään sitä kuljettamaan niitä avaruuden poikki suhteellisesti nopeuksilla, lähettäisivät täysin erilaisia merkkejä.
Lisäksi tällaisen mega-sivilisaation läsnäolo voidaan havaita tarkastelemalla muita galakseja ja avaruuden alueita nähdäkseen, onko hakkuu- ja kuljetusprosessi jo alkanut (tai edistyneessä vaiheessa). Aiemmat Dyson-pallojen etsijät ovat keskittyneet havaitsemaan Linnunradan yksittäisten tähtien ympärillä olevien rakenteiden läsnäoloa, kun taas tällainen haku kohdistuisi galakseihin tai galaksiryhmiin, joissa suurin osa tähdistä olisi Dyson-pallojen ympäröimä ja poistettu.
'Tämä antaa meille hyvin erilaisen signaalin etsittäväksi', sanoi tohtori Hooper. 'Tämän ohjelman prosessissa oleva edistynyt sivilisaatio muuttaisi tähtien jakautumista kymmenien miljoonien valovuosien laajuisille avaruusalueille ja todennäköisesti tuottaisi muita signaaleja tähtien propulsion seurauksena.'
Loppujen lopuksi tämä teoria ei tarjoa vain mahdollista ratkaisua siihen, kuinka kehittyneet lajit voivat selviytyä kosmisesta laajenemisesta, vaan se tarjoaa myös uusia mahdollisuuksia maan ulkopuolisen älykkyyden metsästykseen. Kun seuraavan sukupolven instrumentit katsovat kauemmas universumiin ja suuremmalla resoluutiolla, meidän pitäisi ehkä etsiä hypernopeustähtiä, jotka kaikki kuljetetaan samalle avaruuden alueelle.
Voisi olla tyypin III sivilisaatio, joka valmistautuu päivään, jolloin pimeä energia ottaa vallan!
Lisälukemista: arXiv