Un trou noir pourrait fournir l’énergie nécessaire à une civilisation extraterrestre avancée

Sommes-nous la seule espèce technologiquement avancée dans tout l’Univers ? Cela fait des années que les scientifiques se penchent sur cette question, qui n’obtiendra peut-être jamais de réponse. Mais à supposer qu’une intelligence extraterrestre existe, à quoi ressemblerait leur technologie ? Et surtout, comment détecter cette technologie qui nous est inconnue ? Des chercheurs de l’Institut d’astronomie de l’Université nationale Tsing Hua de Taïwan tentent d’apporter quelques éléments de réponse, partant du principe qu’une potentielle forme de vie avancée reposerait sur l’exploitation d’une sphère de Dyson.

Une sphère de Dyson — du nom du physicien Freeman Dyson, qui l’a décrite pour la première fois en 1960 — est une structure hypothétique de forme sphérique, de deux à trois mètres d’épaisseur, située autour d’une étoile, qui serait conçue pour en capturer toute l’énergie. Pour le physicien, une telle sphère pourrait être utilisée par une civilisation avancée pour combler des besoins énergétiques accrus, que les ressources planétaires à elles seules ne peuvent plus satisfaire ; elle pourrait même abriter des habitats.

En 1964, l’astronome russe Nikolaï Kardachev a établi une classification des civilisations extraterrestres selon la manière dont elles exploitent l’énergie disponible dans leur environnement. Une civilisation de type I est capable d’utiliser toute l’énergie disponible sur sa planète et de la stocker pour une utilisation ultérieure ; une civilisation de type II doit être capable de collecter toute l’énergie de son étoile. Enfin, une civilisation de type III peut théoriquement exploiter toute l’énergie émise par la galaxie dans laquelle elle se trouve. Selon cette classification, une sphère de Dyson appartient au type II.

Plusieurs sources d’énergie potentielles « autour » du trou noir

Dans son article, Dyson explique que les émissions infrarouges produites par l’énergie thermique pourraient s’échapper lorsque la sphère capture et convertit l’énergie stellaire. Ainsi, cette signature infrarouge, si nous pouvions la détecter, nous permettrait de repérer les civilisations extraterrestres. Une équipe de chercheurs de l’Université nationale Tsing Hua de Taïwan, a poussé le concept encore plus loin, en imaginant que cette sphère de Dyson pourrait être située non pas autour de l’étoile d’un système planétaire, mais autour d’un trou noir. Il était notamment question de savoir si dans ce cas, il serait possible de la détecter depuis la Terre.

« Dans cette étude, nous considérons une source d’énergie d’une civilisation de type II ou de type III bien développée. Ils ont besoin d’une source d’énergie plus puissante que leur propre soleil », écrivent les chercheurs dans leur article. D’après leurs calculs, un disque d’accrétion, une couronne et des jets relativistes pourraient être des centrales électriques potentielles pour une civilisation de type II. En d’autres termes, un trou noir de masse stellaire pourrait être un bon candidat pour fournir beaucoup plus d’énergie que l’étoile principale d’un système.

Certes, les trous noirs sont connus pour absorber toute matière environnante et ne rien laisser s’échapper. Cependant, de nombreux processus physiques se déroulent aux abords des trous noirs, et l’énergie produite par ces processus pourrait potentiellement être récupérée et exploitée par une civilisation avancée. Dans leur article, les chercheurs évoquent notamment l’énergie thermique générée par le disque d’accrétion : de par les frottements, celui-ci peut atteindre des millions de degrés. L’évaporation des trous noirs, qui se traduit par le rayonnement de Hawking, peut elle aussi être la source de radiations exploitables. Les jets relativistes de plasma — qui atteignent des vitesses proches de celle de la lumière — tout comme la couronne de plasma magnétisé qui entoure un trou noir, pourraient eux aussi être des sources d’énergie non négligeables.

Suffisamment d’énergie pour une civilisation de type II

Partant de ce principe, et sur la base de modèles de trous noirs similaires à Sagittarius A* — le trou noir supermassif situé au cœur de notre galaxie — les chercheurs ont donc tenté de déterminer si une sphère de Dyson entourant un trou noir pouvait théoriquement collecter suffisamment d’énergie pour les besoins d’une civilisation avancée.

Ils estiment qu’une énergie de 4.10²⁶ W (soit l’équivalent de la luminosité du Soleil) est nécessaire au développement de civilisations futures de type II. Or, un disque d’accrétion à lui seul est capable d’émettre l’équivalent de 10⁵ luminosité solaire ; et si une sphère de Dyson est capable de capter tous les types d’énergie (et non seulement l’énergie fournie par le rayonnement électromagnétique), notamment l’énergie cinétique des jets relativistes, l’énergie collectée pourrait être cinq fois plus élevée !

Il s’avère que de telles structures pourraient être détectées sur plusieurs longueurs d’onde. Les résultats montrent en effet qu’une sphère de Dyson autour d’un trou noir de masse stellaire situé dans la Voie lactée serait détectable dans l’ultraviolet (100 à 400 nm), le visible (400 à 760 nm), le proche infrarouge (760 nm à 5 μm) et le moyen infrarouge (5 à 40 μm) via le rayonnement de la chaleur résiduelle, en utilisant les télescopes actuels, tel que le Galaxy Evolution Explorer — un télescope de la NASA dédié aux observations dans le rayonnement ultraviolet.

Les chercheurs soulignent toutefois que la tâche s’avère complexe, car les trous noirs émettent déjà beaucoup de rayonnement dans ces différentes gammes de longueurs d’onde et les rayonnements propres à la sphère de Dyson, si elle existe, seraient donc « noyés » dans la masse. Pour contourner le problème, l’équipe suggère d’effectuer simultanément d’autres mesures, telles que la variabilité de la luminosité ou de la vitesse radiale — car le trou noir serait en théorie soumis à la gravité de la sphère. C’est le seul moyen selon eux de détecter un jour ces structures artificielles hypothétiques.

Source : Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, T. Y.-Y. Hsiao et al.