Trong những năm 1930, các nhà thiên văn học đã nhận ra rằng Vũ trụ đang ở trong tình trạng giãn nở. Đến thập niên 1990, họ nhận ra rằng tốc độ mở rộng của nó đang tăng tốc, làm nảy sinh lý thuyết về Dark Dark Energy. Bởi vì điều này, ước tính trong 100 tỷ năm tới, tất cả các ngôi sao trong Nhóm Địa phương - một phần của Vũ trụ bao gồm tổng cộng 54 thiên hà, bao gồm Dải Ngân hà - sẽ mở rộng ra ngoài chân trời vũ trụ.
Tại thời điểm này, những ngôi sao này sẽ không còn có thể quan sát được, nhưng không thể tiếp cận - có nghĩa là không có nền văn minh tiên tiến nào có thể khai thác năng lượng của chúng. Giải quyết vấn đề này, Tiến sĩ Dan Hooper - nhà vật lý thiên văn thuộc Phòng thí nghiệm Máy gia tốc Quốc gia Fermi (FNAL) và Đại học Chicago - gần đây đã thực hiện một nghiên cứu chỉ ra làm thế nào một nền văn minh đủ tiến bộ có thể thu hoạch được những ngôi sao này và ngăn chúng mở rộng ra bên ngoài.
Vì lợi ích của nghiên cứu, xuất hiện gần đây trên mạng với tựa đề Life Life Versus Dark Energy: Làm thế nào một nền văn minh tiên tiến có thể chống lại sự mở rộng đang tăng tốc của vũ trụ, Tiến sĩ Dan Hooper đã xem xét cách các nền văn minh có thể đảo ngược quá trình vũ trụ sự bành trướng. Ngoài ra, ông gợi ý những cách mà nhân loại có thể tìm kiếm dấu hiệu của một nền văn minh như vậy.
Nói một cách đơn giản, lý thuyết về Năng lượng tối là không gian chứa đầy một lực vô hình bí ẩn chống lại trọng lực và khiến Vũ trụ giãn nở với tốc độ gia tốc. Lý thuyết bắt nguồn từ hằng số vũ trụ Einstein Einstein, một thuật ngữ mà ông thêm vào lý thuyết tương đối tổng quát của mình để giải thích làm thế nào Vũ trụ có thể tĩnh, thay vì ở trạng thái giãn nở hoặc co lại.
Trong khi Einstein đã được chứng minh là sai, nhờ những quan sát cho thấy Vũ trụ đang giãn nở, các nhà khoa học đã xem xét lại khái niệm này để giải thích sự bành trướng của vũ trụ đã tăng tốc như thế nào trong vài tỷ năm qua. Vấn đề duy nhất với lý thuyết này, theo nghiên cứu của Tiến sĩ Hooper, là năng lượng tối cuối cùng sẽ trở nên chiếm ưu thế, và tốc độ vũ trụ giãn nở vũ trụ sẽ tăng theo cấp số nhân.
Do đó, Vũ trụ sẽ mở rộng đến mức tất cả các ngôi sao cách xa nhau đến nỗi các loài thông minh đã giành được thậm chí có thể nhìn thấy chúng, chứ đừng nói đến việc khám phá chúng hoặc khai thác năng lượng của chúng. Như Tiến sĩ Hooper đã nói với Tạp chí Không gian qua email:
Các nhà vũ trụ học đã học được trong 20 năm qua rằng vũ trụ của chúng ta đang mở rộng với tốc độ gia tăng. Điều này có nghĩa là trong hơn 100 tỷ năm tới, hầu hết các ngôi sao và thiên hà mà chúng ta có thể nhìn thấy trên bầu trời sẽ biến mất mãi mãi, vượt ra khỏi mọi khu vực không gian mà chúng ta có thể tiếp cận, thậm chí về nguyên tắc. Điều này sẽ hạn chế khả năng thu thập năng lượng của một nền văn minh tiên tiến trong tương lai xa, và do đó hạn chế bất kỳ số lượng nào họ có thể muốn thực hiện.
Ngoài việc là Trưởng nhóm Vật lý thiên văn lý thuyết tại FNAL, Tiến sĩ Hooper còn là Phó giáo sư tại Khoa Thiên văn học và Vật lý thiên văn tại Đại học Chicago. Như vậy, ông rất thành thạo khi nói đến những câu hỏi lớn về trí thông minh ngoài hành tinh (ETI) và sự tiến hóa vũ trụ sẽ ảnh hưởng đến các loài thông minh như thế nào.
Để giải quyết các nền văn minh tiên tiến sẽ sống như thế nào trong một vũ trụ như vậy, Tiến sĩ Hooper bắt đầu bằng cách giả định rằng các nền văn minh đang nghi vấn sẽ là Loại III trên thang đo Kardashev. Được đặt tên để vinh danh nhà vật lý thiên văn người Nga Nikolai Kardashev, một nền văn minh Loại III sẽ đạt tỷ lệ thiên hà và có thể kiểm soát năng lượng trên quy mô thiên hà. Như Hooper đã chỉ ra:
Trong bài báo của tôi, tôi đề nghị rằng phản ứng hợp lý cho vấn đề này sẽ là nền văn minh mở rộng ra bên ngoài nhanh chóng, bắt giữ các ngôi sao và vận chuyển chúng đến nền văn minh trung tâm, nơi chúng có thể được sử dụng. Những ngôi sao này có thể được vận chuyển bằng năng lượng do chúng tự tạo ra.
Như Tiến sĩ Hooper thừa nhận, kết luận này dựa trên hai giả định - thứ nhất, rằng một nền văn minh tiên tiến sẽ cố gắng tối đa hóa khả năng tiếp cận năng lượng có thể sử dụng của nó; và thứ hai, rằng sự hiểu biết hiện tại của chúng ta về năng lượng tối và sự mở rộng trong tương lai của Vũ trụ của chúng ta là gần đúng. Với suy nghĩ này, Tiến sĩ Hooper đã cố gắng tính toán những ngôi sao nào có thể được thu hoạch bằng cách sử dụng Dyson Spheres và các siêu cấu trúc khác.
Vụ thu hoạch này, theo Tiến sĩ Hooper, sẽ bao gồm việc xây dựng các Dyson Spheres 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. Các ngôi sao có khối lượng lớn có khả năng tiến hóa vượt ra khỏi chuỗi chính trước khi đến đích của nền văn minh trung tâm và các ngôi sao có khối lượng thấp sẽ không tạo ra đủ năng lượng (và do đó tăng tốc) để tránh rơi ra ngoài đường chân trời.
Vì những lý do này, Tiến sĩ Hooper kết luận rằng các ngôi sao có khối lượng từ 0,2 đến 1 Khối lượng Mặt trời sẽ là mục tiêu hấp dẫn nhất để thu hoạch. Nói cách khác, các ngôi sao giống như Mặt trời của chúng ta (loại G hoặc sao lùn màu vàng), sao lùn màu cam (loại K) và một số ngôi sao loại M (sao lùn đỏ) đều phù hợp cho mục đích của nền văn minh Loại III. Hooper chỉ ra, sẽ có các yếu tố giới hạn phải được xem xét:
Những ngôi sao rất nhỏ thường không tạo ra đủ năng lượng để đưa chúng trở lại nền văn minh trung tâm. Mặt khác, các ngôi sao rất lớn tồn tại trong thời gian ngắn và sẽ hết nhiên liệu hạt nhân trước khi chúng đến đích. Do đó, mục tiêu tốt nhất của loại chương trình này sẽ là các ngôi sao có kích thước tương tự (hoặc nhỏ hơn một chút) so với Mặt trời.
Dựa trên giả định rằng một nền văn minh như vậy có thể di chuyển với tốc độ 1 - 10% tốc độ ánh sáng, Tiến sĩ Hooper ước tính rằng họ sẽ có thể thu hoạch các ngôi sao với bán kính di chuyển khoảng 20 đến 50 Megaparsec (khoảng 65,2 triệu 163 triệu năm ánh sáng). Tùy thuộc vào độ tuổi của chúng, từ 1 đến 5 tỷ năm, chúng có thể thu hoạch các ngôi sao trong phạm vi từ 1 đến 4 Megaparsec (3.260 đến 13.046 năm ánh sáng) hoặc lên đến vài chục Megaparsec.
Ngoài việc cung cấp một khuôn khổ cho việc làm thế nào một nền văn minh đủ tiến bộ có thể tồn tại trong quá trình tăng tốc vũ trụ, bài báo của Tiến sĩ Hooper, cũng cung cấp những khả năng mới trong việc tìm kiếm trí thông minh ngoài hành tinh (SETI). Trong khi nghiên cứu của ông chủ yếu đề cập đến khả năng một nền văn minh lớn như vậy sẽ xuất hiện trong tương lai (có lẽ nó sẽ là của chúng ta), ông cũng thừa nhận khả năng một người có thể tồn tại.
Trước đây, các nhà khoa học đã đề nghị tìm kiếm Dyson Spheres và các siêu cấu trúc khác trong Vũ trụ bằng cách tìm kiếm chữ ký trong các dải hồng ngoại hoặc milimet. Tuy nhiên, các siêu đô thị đã được xây dựng để thu hoạch hoàn toàn năng lượng của một ngôi sao và sử dụng nó để vận chuyển chúng qua không gian với tốc độ tương đối tính, sẽ phát ra các chữ ký hoàn toàn khác nhau.
Ngoài ra, sự hiện diện của một nền văn minh lớn như vậy có thể được nhận ra bằng cách nhìn vào các thiên hà và khu vực không gian khác để xem liệu quá trình thu hoạch và vận chuyển đã bắt đầu (hay đang ở giai đoạn nâng cao). Trong khi những người tìm kiếm trước đây về Dyson Spheres đã tập trung vào việc phát hiện sự hiện diện của các cấu trúc xung quanh các ngôi sao riêng lẻ trong Dải Ngân hà, kiểu tìm kiếm này sẽ tập trung vào các thiên hà hoặc các nhóm thiên hà trong đó hầu hết các ngôi sao sẽ bị Dyson Spheres bao quanh và loại bỏ.
Điều này cung cấp cho chúng ta một tín hiệu rất khác để tìm kiếm, bác sĩ Hooper nói. Một nền văn minh tiên tiến đang trong quá trình của chương trình này sẽ làm thay đổi sự phân bố của các ngôi sao trên các vùng không gian trong phạm vi hàng chục triệu năm ánh sáng và có thể sẽ tạo ra các tín hiệu khác do sự đẩy của sao.
Cuối cùng, lý thuyết này không chỉ cung cấp một giải pháp khả thi cho việc các loài tiên tiến có thể sống sót trong sự mở rộng vũ trụ, nó còn mang đến những khả năng mới trong việc săn lùng trí thông minh ngoài hành tinh. Với các thiết bị thế hệ tiếp theo nhìn xa hơn vào Vũ trụ và với độ phân giải cao hơn, có lẽ chúng ta nên đề phòng các ngôi sao có tốc độ giảm âm đang được vận chuyển đến cùng một khu vực trong không gian.
Có thể là một nền văn minh Loại III chuẩn bị cho ngày khi năng lượng tối chiếm lĩnh!
