Eine Typ-II-Zivilisation im Kardashev-Maßstab hat beschlossen, ein Teleskop zu bauen. Diese Zivilisation erstreckt sich über ihre Heimatgalaxie und verfügt über enorme Energien, die in der Lage sind, Materie im Ausmaß von Sonnenmassen zu bewegen und zu formen. Sie haben beschlossen, diese Kräfte zu nutzen, um Schwarze Löcher in einem Teleskop zu arrangieren, wie es das Universum noch nie gesehen hat. Die Masse jedes Schwarzen Lochs beugt das Licht, das sich ihm nähert, in einem Effekt, der als Gravitationslinseneffekt bekannt ist. Ein Beobachter, der auf ein Schwarzes Loch blickt, sieht eine verzerrte und vergrößerte Ansicht dessen, was sich auf der anderen Seite des Schwarzen Lochs befindet. Während selbst ein Schwarzes Loch eine enorme Vergrößerung liefert, hoffen unsere Teleskop-Enthusiasten, dass ihr Teleskop durch die Anordnung mehrerer Schwarzer Löcher immer leistungsfähiger wird. Dies ist jedoch nicht so einfach wie das Anordnen herkömmlicher Linsen, da große Massen das Licht auf eine Linie und nicht auf einen Punkt fokussieren. Die Frage ist, kann mit mehreren Massen eine stärkere Vergrößerung erreicht werden und wenn ja, wie könnte die Anordnung aussehen?
Wie können mehrere große Massen im Weltraum platziert werden, um mithilfe der Schwerkraft die maximale Lichtmenge auf einen einzigen Punkt zu fokussieren?
Einige zusätzliche Anmerkungen:
Tatsächlich gibt es heute die Technologie, um etwas Ähnliches zu tun, wenn auch in kleinerem Maßstab (und obwohl die Technologie existiert, der politische Wille nicht). Sie brauchen nicht unbedingt viele schwarze Löcher, aber sie könnten helfen (ich komme gleich darauf).
Im Moment nennen wir diese Technologie FOCAL(kurz für Fast Outgoing Cyclopean Astronomical Lens, was mir wie ein gestrecktes Akronym vorkommt). Die Grundidee ist genau das, was Sie sagen, um die Gravitationslinse einer großen Masse (in diesem Fall die Sonne, in Ihrem Fall ein Schwarzes Loch) zu verwenden, um Licht zu fokussieren. Mit der Linse können Sie sich auf alles konzentrieren, was sich genau auf der anderen Seite des Sterns befindet, als Ihr Beobachter. Es gibt einige Einschränkungen (z. B. der Brennpunkt ist etwa 550 AE vom Stern entfernt, die Korona der Sonne wird das Bild durcheinander bringen und jeder FOCAL-Satellit lässt Sie nur einen Punkt im Weltraum sehen), aber für eine Zivilisation so Schwarze Löcher um diese herum mischen können, sollte kein Problem sein. Wie auch immer, diese Technologie ist vielversprechend: Selbst das (relativ) kleine Gravitationsfeld der Sonne ist theoretisch eine Linse, die gut genug ist, um es uns zu ermöglichen, die Oberflächen von Exoplaneten im Detail zu betrachten.
Es gibt wirklich zwei Hauptvorteile bei der Verwendung von Schwarzen Löchern gegenüber der Verwendung von Sternen. Erstens sind sie dunkel. Wenn Sie ein Schwarzes Loch bekommen, das nicht viel Masse ausstößt und keine große, helle Akkretionsscheibe hat, sollten Sie theoretisch ein viel weniger verzerrtes Bild erhalten, als wenn Sie einen hellen Start verwenden, der ständig Federn und Schleifen ausstößt Plasma in Ihr Sichtfeld.
Der zweite große Vorteil ist, dass sie das Licht viel stärker beugen, was (wenn ich die Optik verstanden habe, obwohl es durchaus möglich ist, dass ich es nicht getan habe) den Abstand zum Schwarzen Loch verringert, den Sie benötigen, um richtig zu fokussieren. Solange es nicht zu sehr reduziert wird (dh solange der Brennpunkt außerhalb des Ereignishorizonts liegt), erleichtert dies den gesamten Prozess.
Es gibt zwei große Verbesserungen, die Sie vornehmen könnten, wenn Sie Zugang zu der Art von Macht haben, die eine KD 2.5-Zivilisation ausüben würde. Erstens würde für jede Zivilisation des Typs 2 oder 3 die Aufstellung vieler Beobachter für jedes Schwarze Loch eine viel breitere Abdeckung des Himmels ermöglichen. Ich weiß nicht, wie Sie die Mechanik ausarbeiten würden, aber wenn die Fokusbahn nahe genug am Schwarzen Loch liegt, könnten Sie wahrscheinlich den gesamten Himmel abdecken, indem Sie die Beobachter das Schwarze Loch umkreisen und ständig Daten sammeln lassen.
Der nächste Vorteil, der wahrscheinlich nur einer Typ-3-Zivilisation (oder hohen Typ-2-Zivilisation) offensteht, wäre die Anordnung mehrerer Schwarzer Löcher - wie Sie in Ihrer Frage postulieren -, um die Parallaxe auszunutzen, um Pseudo-3D-Renderings von beobachteten Objekten zu erzeugen. Wenn Sie von mehreren nahe beieinander liegenden Punkten aus beobachten, erhalten Sie einen Tiefenwahrnehmungseffekt, wie er Menschen mit zwei Augen zuteil wird. Wenn Sie von mehreren, weit voneinander entfernten Punkten aus beobachten, könnten Sie theoretisch echte 3D-Informationen über ein Objekt erhalten, obwohl dies nur für Objekte innerhalb der Galaxie funktionieren würde, da schwarze Löcher auf mehreren Seiten eines Objekts angeordnet sein müssen.
Außerdem – und es würde jemanden erfordern, der sowohl in der Optik als auch in der Allgemeinen Relativitätstheorie sehr bewandert ist, um dies genau zu wissen – ist es möglicherweise möglich, die Schwarzen Löcher so anzuordnen, dass eine noch stärkere Vergrößerung erreicht wird. Mein naiver Gedanke ist, dass ein Schwarzes Loch, das auf dem Schnittpunkt der Brennlinien mehrerer anderer Schwarzer Löcher platziert wird, dies erreichen könnte, aber das ist wirklich nur wilde Spekulation.
Offensichtlich ist dies ein riesiges Unterfangen, und ohne die Vorteile der FTL-Kommunikation ist es möglicherweise unmöglich, richtig zu koordinieren. Die anderen Aspekte Ihrer gebauten Welt werden eine große Rolle dabei spielen, wie oder ob dies erreichbar ist.
Denken Sie auch daran, dass das Fokussieren und Betrachten von etwas wirklich weit Entferntem gleichbedeutend ist mit dem Betrachten dieses Dings weit zurück in der Zeit. Wenn Sie solche Teleskope wirklich erreichen könnten, würden Sie Ereignisse vor Tausenden bis Milliarden von Jahren sehen und möglicherweise (wenn die Mathematik aufgeht) die Details des sehr frühen Universums oder (mit weniger leistungsstarken Teleskopen) die Geburt von beobachten die ersten Sterne/Planeten/Zivilisationen. Es lohnt sich, für Handlungszwecke im Hinterkopf zu behalten.
Fröhliches Worldbuilding!
Der einfachste Weg, dies zu tun, besteht darin, die Schwarzen Löcher zu verschmelzen, indem man sie kollidieren lässt. Wenn Sie dies mit einer gewissen Sorgfalt mit einer Vielzahl ausgewählter Löcher tun, sollten Sie am Ende eines haben, das sehr wenig Spin und daher ein Gravitationsfeld hat, das sehr nahe an der Symmetrie ist.
Der große Vorteil dieser Konfiguration ist, dass sie in alle Richtungen gleichzeitig nutzbar ist. Sie brauchen nur viele Beobachtungsstationen, die um ihn herum positioniert sind.
MolbOrg
Kyle Zabala
Schwern