Kể từ những năm 1990, các nhà vật lý thiên văn đã biết rằng trong vài tỷ năm qua, Vũ trụ đã trải qua một tốc độ mở rộng nhanh chóng. Điều này đã dẫn đến giả thuyết rằng Vũ trụ được thấm nhuần bởi một năng lượng vô hình bí ẩn được gọi là năng lượng tối tối, có tác dụng chống lại trọng lực và đẩy vũ trụ ra xa nhau. Theo thời gian, năng lượng này sẽ trở thành lực lượng thống trị trong Vũ trụ, khiến tất cả các ngôi sao và thiên hà lan rộng ra ngoài chân trời vũ trụ.
Tại thời điểm này, tất cả các ngôi sao và thiên hà trong Vũ trụ sẽ không còn nhìn thấy hoặc có thể truy cập được từ bất kỳ ai khác. Câu hỏi vẫn còn, những nền văn minh thông minh (như của chúng ta) sẽ làm gì cho tài nguyên và năng lượng vào thời điểm này? Câu hỏi này đã được giải quyết trong một bài báo gần đây của Tiến sĩ Abraham Loeb - Frank B. Baird, Jr., Giáo sư Khoa học tại Đại học Harvard và Chủ tịch của Khoa Thiên văn Harvard.
Bài báo, nhiên liệu bảo đảm an toàn cho Frigid Cosmic Future của chúng tôi, gần đây đã xuất hiện trực tuyến. Như ông chỉ ra trong nghiên cứu của mình, khi Vũ trụ gấp mười lần tuổi hiện tại (khoảng 138 tỷ năm tuổi), tất cả các ngôi sao bên ngoài Nhóm thiên hà Địa phương sẽ không thể truy cập được vì chúng ta sẽ rút đi nhanh hơn tốc độ ánh sáng . Vì lý do này, ông khuyên rằng loài người nên học theo bài học từ truyện ngụ ngôn Aesop,, Con kiến và Con châu chấu.
Câu chuyện kinh điển này kể về những con kiến đã dành cả mùa hè để thu thập thức ăn cho mùa đông trong khi châu chấu chọn cách tự thưởng thức. Trong khi các phiên bản khác nhau của câu chuyện tồn tại mang đến sự khác biệt về tầm quan trọng của sự chăm chỉ, từ thiện và lòng trắc ẩn, bài học rất đơn giản: luôn luôn được chuẩn bị. Về mặt này, Loeb khuyến nghị các loài tiên tiến di cư đến các cụm thiên hà phong phú.
Các cụm này đại diện cho các hồ chứa vật chất lớn nhất bị ràng buộc bởi trọng lực và do đó sẽ có khả năng chống lại sự giãn nở nhanh hơn của Vũ trụ. Như Tiến sĩ Loeb đã nói với Tạp chí Không gian qua email:
Trong bài tiểu luận của tôi, tôi chỉ ra rằng mẹ thiên nhiên rất tốt với chúng tôi vì nó tự nhiên sinh ra cùng một kho nhiên liệu khổng lồ mà chúng tôi mong muốn thu thập bằng phương tiện nhân tạo. Mật độ nguyên thủy nhiễu loạn từ vũ trụ sơ khai đã dẫn đến sự sụp đổ lực hấp dẫn của các vùng rộng tới hàng chục triệu năm ánh sáng, tập hợp tất cả các vật chất trong chúng thành các cụm thiên hà - mỗi thiên hà chứa tương đương với một ngàn thiên hà Milky Way.
Tiến sĩ Loeb cũng chỉ ra nơi nhân loại (hoặc các nền văn minh tiên tiến khác) nên xem xét di dời đến khi sự giãn nở của Vũ trụ khiến các ngôi sao của Nhóm Địa phương mở rộng ra ngoài chân trời vũ trụ. Trong vòng 50 triệu năm ánh sáng, ông chỉ ra, thích Cụm Xử Nữ, nơi chứa vật chất gấp hàng nghìn lần so với Dải Ngân hà. Gần nhất thứ hai là Cụm Coma, một tập hợp gồm hơn 1000 thiên hà nằm cách xa khoảng 336 triệu năm ánh sáng.
Ngoài việc đưa ra một giải pháp cho việc mở rộng vũ trụ đang tăng tốc, nghiên cứu của Tiến sĩ Loeb, cũng đưa ra một số khả năng thú vị khi tìm kiếm trí thông minh ngoài hành tinh (SETI). Trên thực tế, nếu đã có những nền văn minh tiên tiến di cư để chuẩn bị cho sự mở rộng không thể tránh khỏi của Vũ trụ, chúng có thể được phát hiện bằng nhiều cách khác nhau. Loeb giải thích:
Nếu các nền văn minh du hành truyền tín hiệu mạnh thì chúng ta có thể thấy bằng chứng cho sự di cư của họ tới các cụm thiên hà. Hơn nữa, chúng tôi mong đợi một sự tập trung lớn hơn của nền văn minh tiên tiến trong các cụm so với dự kiến chỉ bằng cách đếm số lượng thiên hà ở đó. Những người định cư ở đó có thể thiết lập các cộng đồng thịnh vượng hơn, tương tự như các nền văn minh gần sông hoặc hồ trên Trái đất.
Bài viết này tương tự như một nghiên cứu mà Tiến sĩ Loeb thực hiện vào năm 2011, xuất hiện trong Tạp chí Vật lý học vũ trụ và Vật lý học dưới tiêu đề Vũ trụ học với Hypervelocity Stars ho. Vào thời điểm đó, Tiến sĩ Loeb đang giải quyết những gì sẽ xảy ra trong tương lai xa khi tất cả các nguồn ánh sáng ngoài vũ trụ sẽ không thể nhìn thấy hoặc có thể truy cập được do sự mở rộng của Vũ trụ.
Nghiên cứu này là phần tiếp theo của một bài báo năm 2001, trong đó Tiến sĩ Loeb đã đề cập đến những gì sẽ trở thành của Vũ trụ trong hàng tỷ năm - xuất hiện trên tạp chí Thư đánh giá vật lý dưới tiêu đề là The Long Long Thuật ngữ tương lai của thiên văn học ngoài thiên văn. Ngay sau đó, chính Tiến sĩ Loeb và Freeman Dyson bắt đầu trao đổi về những gì có thể được thực hiện để giải quyết vấn đề này.
Thư từ của họ là chủ đề của một bài báo của Nathan Sanders (một nhà văn của Astrobites), người đã kể lại những gì Tiến sĩ Loeb và Tiến sĩ Dyson đã nói về vấn đề này. Loeb nhớ lại:
Một thập kỷ trước tôi đã viết một vài bài báo về tương lai lâu dài của Vũ trụ, hàng nghìn tỷ năm kể từ bây giờ. Vì sự giãn nở của vũ trụ đang tăng tốc, tôi đã chỉ ra rằng một khi vũ trụ sẽ già đi theo hệ số mười (khoảng một trăm tỷ năm nữa), tất cả các vấn đề nằm ngoài Nhóm thiên hà Địa phương của chúng ta (bao gồm Dải Ngân hà và thiên hà Andromeda, dọc theo với các vệ tinh của họ) sẽ lùi xa chúng ta nhanh hơn ánh sáng. Sau khi một trong những bài báo của tôi được đăng vào năm 2011, Freeman Dyson đã viết thư cho tôi và đề nghị với một dự án kỹ thuật vũ trụ rộng lớn, trong đó chúng tôi sẽ tập trung vật chất từ một khu vực quy mô lớn xung quanh chúng tôi đến một khối lượng đủ nhỏ để nó có thể bị ràng buộc bằng trọng lực riêng của nó và không mở rộng với phần còn lại của Vũ trụ.
Vào thời điểm đó, Tiến sĩ Loeb chỉ ra rằng dữ liệu được thu thập bởi Khảo sát bầu trời kỹ thuật số Sloan (SDSS) chỉ ra rằng các nỗ lực tại siêu kỹ thuật siêu tốc đã không xuất hiện. Điều này dựa trên thực tế là các cụm thiên hà được quan sát bởi SDSS không phải là quá mức, chúng cũng không thể hiện vận tốc đặc biệt cao (như mong đợi). Về vấn đề này, Tiến sĩ Dyson đã viết: Đây thật đáng thất vọng. Mặt khác, nếu các đồng nghiệp của chúng ta quá lười biếng để thực hiện công việc, chúng ta có nhiều thời gian để bắt đầu tự làm.
Một ý tưởng tương tự đã được trình bày trong một bài báo gần đây của Tiến sĩ Dan Hooper, nhà vật lý thiên văn thuộc Phòng thí nghiệm Máy gia tốc Quốc gia Fermi (FNAL) và Đại học Chicago. Trong nghiên cứu của mình, Tiến sĩ Hooper cho rằng các loài tiên tiến có thể sống sót qua tất cả các ngôi sao trong Nhóm Địa phương mở rộng ra ngoài chân trời vũ trụ (100 tỷ năm kể từ bây giờ), bằng cách thu hoạch các ngôi sao trong hàng chục triệu năm ánh sáng.
Vụ thu hoạch này sẽ bao gồm việc xây dựng các quả cầu Dyson độc đáo sẽ sử dụng năng lượng mà chúng thu được từ các ngôi sao để đẩy chúng về phía trung tâm của nền văn minh loài. Tuy nhiên, chỉ những ngôi sao có khối lượng từ 0,2 đến 1 Khối lượng Mặt trời mới có thể sử dụng được, vì những ngôi sao có khối lượng lớn sẽ tiến hóa vượt ra ngoài chuỗi chính của chúng trước khi đến đích và những ngôi sao có khối lượng thấp sẽ không tạo ra đủ năng lượng để tăng tốc kịp thời .
Nhưng như Tiến sĩ Loeb chỉ ra, có những hạn chế bổ sung đối với phương pháp này, khiến việc di cư trở nên hấp dẫn hơn so với thu hoạch.
Trước tiên, chúng ta không biết về bất kỳ công nghệ nào cho phép các ngôi sao di chuyển xung quanh, và hơn nữa, các ngôi sao giống như Mặt trời chỉ tỏa sáng trong khoảng mười tỷ năm (theo thời đại của Vũ trụ hiện tại) và không thể đóng vai trò là lò hạt nhân giúp chúng ta giữ ấm vào tương lai rất xa Do đó, một nền văn minh tiên tiến không cần phải bắt tay vào một dự án xây dựng khổng lồ như đề xuất của Dyson và Hooper, mà chỉ cần tự đẩy mình tới cụm thiên hà gần nhất và tận dụng nguồn tài nguyên của cụm làm nhiên liệu cho sự thịnh vượng trong tương lai.
Mặc dù điều này có vẻ như là một mối quan tâm thực sự xa vời, nhưng nó đặt ra một số câu hỏi thú vị về sự tiến hóa lâu dài của Vũ trụ và làm thế nào các nền văn minh thông minh có thể bị buộc phải thích nghi. Trong khi đó, nếu nó cung cấp một số khả năng bổ sung cho việc tìm kiếm trí thông minh ngoài mặt đất (ETI), thì càng nhiều càng tốt.
Và như Tiến sĩ Dyson đã nói, nếu hiện tại không có ETI nào chuẩn bị cho mùa đông vũ trụ sắp tới với các dự án kỹ thuật vũ trụ, có lẽ đó là điều mà nhân loại có thể lên kế hoạch để giải quyết vào một ngày nào đó!
