利用伽瑪射線望遠鏡,將能搜尋先進文明的黑洞動力太空船

(圖:ESA/Hubble, ESO, M. Kornmesse)

在尋找地外文明(extra-terrestrial intelligence,ETI)存在的過程中,科學家必須跳脫現有框架思考。先前的研究均表示,外星人比人類古老且有更先進的科技,因此參與尋找外星人的科學家必須思考這些外星文明具有哪些先進科技。

利用黑洞的文明

一個前衛的想法是,外星文明能利用黑洞發射的輻射(霍金輻射,Hawking radiation)來產生能量。依據這個想法,美國堪薩斯州立大學(Kansas State University)的數學家路易·奎恩博士(Louis Crane)最近進行一項研究,該研究利用伽瑪射線望遠鏡尋找黑洞動力太空船的證據。

此研究名為「使用伽瑪射線望遠鏡搜尋外星文明」,是奎恩博士針對此主題發表的第二篇論文。先前的第一篇論文發表於 2009 年,名為「可能有黑洞動力太空船嗎?」在第一篇論文中,奎恩博士與協作者探討從人造黑洞中利用霍金輻射的可能性。其研究結論為可能性非常低,但量子引力效應可能是個關鍵。而在最新的研究中,奎恩博士更進一步探討使用微小人造黑洞系統所產生的伽瑪射線,來幫助搜尋外星人。

關於黑洞動力太空船的概念最早源自科幻小說。在這些科幻小說中,先進文明從旋轉的黑洞中取得能量,來滿足太空船的能源需求。但除了科幻小說之外,利用黑洞產生能源將能提供一些相當可觀的優勢。如同奎恩博士描述:「一個先進的文明已有能力駕馭微小的黑洞,只要將物質丟入黑洞中,就能得到巨大的能量。這將會是最終極的能源。特別是,它可以驅動一艘夠大的太空船達到相對論速度,NASA 目前研究的星艦技術都做不到,這或許是唯一可能的方法。」

挑戰性極高的技術

除此之外,只有非常先進的文明才能利用黑洞的活動。光是創造出一個人造黑洞所需要的能量,以及伴隨使用黑洞會遇到的技術挑戰,整個過程只有卡爾達肖夫指數(Kardashev Scale) II 型以上的文明才能辦到。而人類要數千年後才能到達卡爾達肖夫 II 型文明。

根據奎恩博士所述:「要製造出一個人造黑洞,我們需要將十億噸的伽瑪雷射聚焦於核子尺寸上。這就好像製造與地球上所有汽車數量一樣多的高科技核彈一樣。如此的規模遠超過當前世界經濟所能承擔。一個能夠充分運用太陽系的文明就能有如此的資源。」

而這甚至還不是最重要的技術挑戰,其中大部份的挑戰遠超出人類的能力範圍。包括要驅動伽馬射線雷射所需耗費的大量能量、儲存此種能量的地方,以及這些能量要如何集中到原子等級的空間上。奎恩博士表示,有些人建議達成上述技術的方法,但是那些都只是高度的猜測。

找尋外星人

除了這個概念之外,由黑洞提供能量的外星文明為搜尋地外文明計劃(Search for Extraterrestrial Intelligence,SETI)提供了可能性。如同其他科技活動的跡象,也就是所謂的「技術指紋」(technosignatures),運用伽瑪射線雷射創造出的微小人造黑洞,能夠由所謂的「溢流現象」(spillover)來檢測。

菲利普·盧賓教授(Philip Lubin)於 2016 年的研究中描述了「溢流現象」這個概念。該研究指出,外星人的證據可以藉由尋找直接能量的跡象而尋得。該研究與他自己關於使用雷射來進行行星防禦(planetary defense)及雷射推進(laser propulsion)的研究一致,盧賓教授認為溢流現象可能表示一個科技先進文明的存在。

在相同的方式下,SETI 可以依賴伽瑪射線望遠鏡搜尋來自伽瑪射線雷射的溢流跡象。奎恩教授提到:「如果某些先進文明已經擁有這樣的星艦,若我們現有的超高能伽瑪射線望遠鏡(very high energy gamma ray telescope)在其光線範圍內,可以在位於距離 100 至 1000 光年範圍偵測到它的存在。它們可以從自然的射線源中被分辨出來,因為射線從幾年到幾十年間會有穩定改變的紅移。為了進行此研究,天文學家必須記錄點狀伽瑪射線來源隨著時間變化的頻率曲線,但這似乎不是他們目前能做的事。」

最令人感到最興奮的可能是,天文學家可能已經找到某些使用這種能量的卡爾達肖夫 II 型文明的蹤跡了。奎恩博士解釋,天文學家在宇宙中已偵測到一些點狀伽瑪射線源,但目前無法解釋這種現象。

未來的極限

在未來,科學家可以透過費米伽瑪射線太空望遠鏡(Fermi Gamma-ray Space Telescope,FGST)、高能立體視野望遠鏡(High Energy Stereoscopic System,HESS)及超高能輻射成像望遠鏡陣列系統(Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System,VERITAS),發現這些輻射源在自然界中是否可能是人造的。

伴隨著下一代具有高解析度及成像能力的儀器,伽瑪射線雷射的溢流及其他潛在的技術指紋可能就等著人類來辨識。同時,就如同戴森球(Dyson spheres)、奧爾德森碟(Alderson disks)、太空電梯(space elevators)以及移動到星球上的能力一樣,在人類開始思慮這類卡爾達肖夫 II 型文明科技之前,還有很長的一段路要走。

 

參考資料:

  1. Universe Today, (2019, Mar 7). Gamma ray telescopes could detect starships powered by black hole. Phys Org
  2. Crane, L., Searching for Extraterrestrial Civilizations Using gamma Ray Telescopes. arXiv:1902.09985
黃威翔
黃威翔 71 文章
清華大學材料工程學系碩士畢業生。一個喜歡學外語,但又在科學領域打滾的平凡人,喜歡美食,日劇,電影,旅遊。

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