Черные дыры представляют собой больше, чем просто массивные объекты, которые поглощают все, что их окружает – они также являются одними из самых больших во Вселенной и наиболее стабильных источников энергии. Это сделало бы их неоценимыми для цивилизации такого типа, который характеризуется огромной потребностью в энергии – например, цивилизации II типа по классификации Кардашева. Но чтобы получить такое количество энергии, этой цивилизации пришлось бы окружить целую черную дыру искусственной структурой, которая способна собирать излучаемую в окрестностях черной дыры энергию.

Одним из возможных решений является сфера Дайсона – мега инженерный проект, который предполагает заключение звезды (или черной дыры) внутрь искусственной оболочки, поглощающей всю ту энергию, которую испускает центральный объект. Но даже такая структура не способна удержать абсолютно всю энергию, и энергия будет просачиваться сквозь сферу. Такая потеря тепла сделает сферу Дайсона видимой для нас, согласно новому исследованию, опубликованному коллективом ученых во главе с Тайгером Юй Яном Сяо (Tiger Yu-Yang Hsiao) из Национального университета Цинхуа, Тайвань.

Очевидно, что до настоящего времени астрономы не обнаружили ни одной структуры, напоминающей сферу Дайсона. Для ее обнаружения нам необходимо определиться с тем, что мы ожидаем увидеть.

В своем исследовании авторы изучили шесть возможных источников энергии, которые могут питать сферу Дайсона, построенную вокруг черной дыры. Они включают: присутствующее повсюду реликтовое излучение (потоки которого будут омывать сферу Дайсона, независимо от того, где она будет размещена), излучение Хокинга, испускаемое черной дырой, излучение аккреционного диска, аккрецию Бонди, корону и релятивистские джеты.

Согласно авторам, одни из этих источников дают во много раз больше энергии, чем другие, однако наиболее высокоэнергетическим источником внутри сферы Дайсона является аккреционный диск вокруг черной дыры.

Размер черной дыры также имеет значение при оценке количества энергии, которое можно собрать при помощи сферы Дайсона, но в своей работе авторы сосредоточились в основном на черных дырах звездных масс – ведь даже такие объекты способны дать в сотни раз больше энергии, чем обычная звезда главной последовательности.

В настоящее время нашей цивилизации неизвестны такие материалы, из которых бы возможно было построить сферу Дайсона вокруг черной дыры, однако наличие потребности в таких колоссальных количествах энергии, которые потребовали бы возведение сферы Дайсона вокруг черной дыры, предполагает совершенно иной уровень развития технологий производства цивилизацией материалов с заданными свойствами. Кроме того, при невозможности строения полностью замкнутой сферы Дайсона остаются возможными структуры, собирающие лишь часть энергии центральной черной дыры, такие как рой Дайсона или пузырь Дайсона, для которых требования к прочности образующих каркас конструкции материалов снижены, отметили авторы.