Lehetséges-e a Földről észlelni a földönkívüli szupercivilizációkat?

A csillagközi űrutazás ma még megoldhatatlan problémának tűnik

Az 1960-as évek elejétől Frank Drake amerikai csillagász kezdeményezésére a rádiócsillagászat vált a földönkívüli civilizációk nyomait kereső SETI (Search for ExtraTerrestrial Intelligence) program legfontosabb eszközévé, jóllehet, ezzel egy időben, 1964-ben Freeman J. Dyson brit-amerikai fizikus azt az elképzelést is felvetette, hogy a távoli szupercivilizációk olyan kiterjedt megastruktúrákat építhetnek, amelyek optikailag is azonosíthatóak a Földről. Egy nemzetközi kutatócsoport arra a következtetésre jutott, hogy az úgynevezett Dyson-gömbök valóban felfedhetik a magasan fejlett földönkívüli civilizációk nyomait, elsősorban a fekete lyukak környékén.

Várnak-e ránk valahol, túl az emberi képzelet határain?

A földönkívüli élet lehetősége a Kopernikuszi világkép elterjedésével vált a csillagászokat is foglalkoztató tudományos kérdéssé. Az optikai teleszkópok fejlődése a 19. században már lehetővé tette a bolygók felszínének minden korábbinál részletesebb tanulmányozását. Ekkoriban még azt feltételezték, hogy a Naprendszer más bolygóján is kialakulhatott a földihez hasonló fejlett élet.

Giovanni Schiaparelli olasz csillagász, az úgynevezett Mars-csatornák felfedezője Forrás: Wkimedia Commons / Mondadori Publishers

Amikor 1877-ben Giovanni Schiaparelli olasz csillagász bejelentette, hogy a Mars felszínén mértani pontosságú képződményeket, feltételezése szerinti mesterséges csatornarendszert azonosított, rövid ideig a tudományos közvélemény a marsi civilizáció bizonyítékaként tekintett az úgynevezett Mars-csatornákra. Hamarosan kiderült azonban,

hogy a „csatornák" egyszerű optikai érzékcsalódások,

amelyek a Mars felszínéről készített fényképfelvételeken soha sem voltak láthatók . A 20. század elejére végleg bebizonyosodott, hogy a Naprendszerben nem létezik a földihez hasonló másik civilizáció, sőt, az alacsonyabb rendű életformák létezése sem valószínű.

Schiaparelli rajza a mars-csatornákról, amelyek utóbb optikai csalódásnak bizonyultak Forrás: Researche Gate

A remélt földönkívüli civilizációk ezért egyre távolabb, a kozmosz mélységeibe kerültek a Földtől. A 20. század közepére általánossá vált a pesszimizmus az idegen civilizációk felfedezésével kapcsolatban, amit még tovább erősített a Fermi-paradoxon. A világhírű Nobel-díjas magfizikus, Enrico Fermi szerint

a matematikai logika alapján megszámlálhatatlanul sok idegen civilizáció létezhet az univerzumban,

de különböző okok miatt ezekből mi semmit sem láthatunk, következésképpen a fejlett földönkívüli technikai civilizációk nem is léteznek számunkra.

Enrico Fermi, olasz-amerikai Nobel-díjas elméleti fizikus alkotta meg a róla elnevezett paradoxont Forrás: Wikimedia Commons/Department of Energy. Office of Public Affairs

A 20.század végére, az űrtechnika rohamos fejlődése lehetővé tette a légkörön kívüli megfigyelőállomások, űrteleszkópok telepítését a világűrbe, az optikai és rádiócsillagászat forradalma pedig minden korábbinál nagyobb felbontású műszerek megépítését eredményezte.

A Spitzer-űrtávcső művészi ábrája Forrás: NASA/JPL-CalTech

Ez vezetett el az exobolygók, a távoli naprendszerek felfedezéséhez, ami új perspektívát nyitott a földönkívüli élet kutatásában a feltételezett idegenek rádió, és más elektromágneses eredetű jeleinek keresése, vagyis a már több mint fél évszázados SETI program mellett.

A SETI program elsősorban rádióteleszkópokkal keresi az idegenekre utaló kozmikus jeleket Forrás: SETI

Noha egyelőre még nem sikerült az idegenek nyomára bukkanni, de egyre több kutató bízik abban, hogy a közeli jövőben megtörténik a várva várt nagy áttörés, ami zárójelbe teheti a Fermi-paradoxont.

Szupercivilizációk, amelyek saját csillaguk, vagy galaxisuk energiáit hasznosítják

Ha léteznek olyan távoli, magasan fejlett technikai civilizációk, amelyek képesek a kozmikus környezetük jelentős léptékű megváltoztatására, úgy ezek a mesterséges makrostruktúrák nagy távolságból, akár a Földről is megfigyelhetők csillagászati műszerekkel. Ez az alapgondolata annak az elméletnek, amit Freeman J. Dyson brit-amerikai fizikus állított fel 1964-ben. Dyson hipotézise szerint minél magasabb fejlettséget ér el egy technikai civilizáció, annál több energiára van szüksége.

Freeman J Dayson vetette fel először az idegen civilizációk által létesített megastruktúrák gondolatát Forrás: The Daily Princetonian

Dyson elméletére minden bizonnyal nagy hatást gyakorolt Szemjonovics Kardasev szovjet-orosz csillagásznak a földönkívüli technikai civilizációk osztályozására kidolgozott skálája. Nyilván, a Kardasev-skála kizárólag teoretikus alapokon álló hipotézis csakúgy, mint a Dyson-gömbök elmélete, hisz egyelőre még nem ismerünk a sajátunkon kívüli más civilizációt. Kardasev a hipotetikus földönkívüli technikai civilizációk osztályozásánál abból indult ki, hogy mennyi erőforrást használhatnak fel a létezésükhöz, és miből nyerik ezeket a forrásokat.

Egy csillag körüli Dyson-gömb fantáziarajza Forrás: Sentient Developments/Eburacum45/NASA

Kardasev szerint minél fejlettebbé válik egy technikai civilizáció, annál több erőforrást használ fel, és amit a lakóhelyéhez képest egyre távolabbról kénytelen beszerezni. Ebből kiindulva három olyan technikai civilizációs kategóriát állított fel, ami egy-egy civilizáció fejlettségét szintjét is jelzi.

A Kardasev-skála 1-es típusú civilizációja kizárólag a saját bolygójának energiaforrásait használja.

A 2. típusú, és az előbbinél magasabb fejlettségi szinten álló technikai civilizáció már képes a központi csillaga energiáit is a szolgálatába fogni, míg a legfejlettebb, a 3-as típusú úgynevezett szupercivilizáció pedig a saját galaxisa energiaforrásait is.

A Kardasev-skála három kategóriája, az egyes civilizációkhoz tartozó becsült minimális energiaigénnyel Forrás: Medium

A Dyson-gömbök eredeti elmélete a Kardasev- skála 2-es típusú civilizációját fedi le. Dyson szerint ezek a földinél sokkal magasabban fejlett technikai civilizációk a működésükhöz szükséges erőforrások legnagyobb részét a központi csillagukból nyerik ki, méghozzá a csillag közelében épített energiagyűjtő és továbbító megastruktúrák segítségével, amelyek olyan hatalmas építmények, hogy azok megfelelő felbontású csillagászati műszerekkel adott esetben a Földről is észlelhetők.

Dyson-gömbök a fekete lyuk eseményhorizontja közelében

Amennyiben hipotetikusan léteznek a földönkívüli szupercivilizációk, úgy azok számára már nem feltétlenül elegendő a saját csillaguk által biztosított erőforrás, ezért az egyre jobban növekvő energiaigényük biztosítására a saját rendszerüktől távolabb fekvő, és több energiát biztosító kozmikus objektumok köré kell Dyson-gömböket telepíteniük.

A Maffei 2 galaxis. A matematikai valószínűség szerint rengeteg fejlett civilizáció létezhet az univerzumban Forrás: NASA/JPL-CalTech

( Egy fejlett technikai civilizáció lehetséges energiaszükségletének illusztrálására: ahhoz például, hogy egy nagytömegű képzeletbeli csillaghajót illetve más űreszközt fénysebesség közeli sebességre gyorsítsanak fel, annyi energia szükséges, mint a Föld legalább egyhavi jelenlegi teljes energia felhasználása.) Yu-Yang Hsiao,a tajvani Nemzeti Tsing Hua Egyetem Csillagászati Intézetének asztrofizikus professzora és nemzetközi kutatócsoportja megvizsgálta, hogy milyen potenciális energiaforrást jelenthetnek a fekete lyukak.

Művészi ábra arról, amint egy csillagot beszippant a fekete lyuk Forrás: ESO/M. Kornmesser

A szupersűrű, az anyag különleges „elfajzott „ formáját jelentő fekete lyukak eseményhorizontjának közelében több olyan rendkívüli energiaforrás is létezik, amelyeket megfelelő megastruktúrával rendkívül hatékony módon lehet „megcsapolni".

Egy szupercivilizáció épülő megastruktúrájának művészi fantáziarajza Forrás: YouTube

A kutatócsoport szerint ezek a következő források lehetnek: a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás, a Hawking-sugárzás, (vagyis a fekete lyuk eseményhorizontjának közelében kvantummechnaikai jelenségek miatt fellépő elektromágneses sugárzás), az akkréciós korong sugárzásai (tömegbefogási energia), a Bondi-akkréció, (a fekete lyukba minden irányból belehulló anyag keltette sugárzás), a korona-akkréciós jelekből származó sugárzás, valamint a relativisztikus eseményekből ( a téridő meghajlásából) eredő sugárzások.

A ekete lyuk eseményhorizontja közelében többfajta igen erős sugárzás detektálható Forrás: Wikimedia Commons/XMM-Newton, ESA, NASA

Az utolsó négy energiaforrás a legnagyobb, ami együttesen százezerszer több energiát jelent a Nap által sugárzott energiánál, és ami elegendő lehet a Kardasev- skála 2-es típusú civilizációja számára. A csillagtömegű fekete lyuk körül létesített energiabefogó megastruktúrát Hsiao professzor és kollégái számítása szerint egy,

a Földtől 33 ezer fényév távolságra fekvő fekete lyuk esetében

már meg lehetne figyelni az utraibolyától kezdve a látható fény tartományán át egészen az infravörös tartományig bezárólag, elsősorban a megastruktúra saját hősugárzása, illetve az ebből származó színképi eltérés elepján. Az infravörös tartományban is működő űrtávcsövek megfigyeléseiből pedig a távolabbi, galaktikus Dyson-gömbök is kimutathatóak a kutatók konklúziója szerint. Kérdések persze, így is maradnak bőven.

A csillagközi űrutazás ma még megoldhatatlan problémának tűnik Forrás: Flickr/ Bago Games

Ezek közül az egyik – jelenlegi ismereteink alapján – legnehezebben megválaszolható kérdés az, hogy a szupercivilizációk hogyan képesek eljutni az anyabolygójuktól esetleg rendkívül nagy távolságra fekvő fekete lyukakhoz. Az einsteini univerzumban ugyanis semmi sem terjedhet gyorsabban a fénynél. És az is nyitott kérdés, hogy vajon jó lenne-e számunkra, ha egy galaktikusan terjeszkedő szupercivilizáció felfedezne bennünket.

Felhasznált források:
Tóth Imre: Fekete lyukak körüli Dyson-gömbök fedhetik fel a szupercivilizációkat, Csillagászati Hírportál, 2021., augusztus 24.,
Tiger Yu-Yang Hsiao, Tomotsugu Goto, Tetsuya Hashimoto, Daryl Joe D Santos, Alvina Y L On, Ece Kilerci-Eser, Yi Hang Valerie Wong, Seong Jin Kim, Cossas K-W Wu, Simon C-C Ho : A Dyson Sphere around a balck hole, Oxford Academic, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 01. July, 2021.