Could we steal the power of a black hole? - Fabio Pacucci

翻訳: sola watanabe 校正: Tomoyuki Suzuki

Imagine a distant future when humans reach beyond our pale blue dot,

遠い未来を想像してみてください 人類が淡い青い色をした地球を離れ

forge cities on planets thousands of light-years away,

何千光年も先にある惑星に都市をつくり

and maintain a galactic web of trade and transport.

貿易と輸送の銀河網が整備されています

What would it take for our civilization to make that leap?

そのような文明に飛躍するためには 何をしたらよいのでしょう？

There are many things to consider— how would we communicate?

考えることはたくさんあります コミュニケーションをどうとるのでしょうか？

What might a galactic government look like?

銀河政府は どんなものになるでしょうか？

And one of the most fundamental of all:

そして その中でも最も重要なものとして

where would we get enough energy to power that civilization—

その文明を動かすのに十分なエネルギーは どこで得るのでしょうか？

its industry, its terraforming operations, and its starships?

そこでの産業 惑星改革事業 そして 宇宙船のためのエネルギー源のことです

An astronomer named Nikolai Kardashev proposed a scale

ニコライ・カルダシェフという天文学者が

to quantify an evolving civilization’s increasing energy needs.

文明の進化に伴い増加するエネルギー需要量を 測る物差しについて提案しました

In the first evolutionary stage, which we’re currently in,

私たちがいる現在のような 初期の進化過程において

planet-based fuel sources like fossil fuels,

化石燃料 太陽光パネル 原子力発電所の様に 惑星を拠点とした燃料源は

solar panels and nuclear power plants

are probably enough to settle other planets inside our own solar system,

おそらく太陽系内の他の惑星で 定住するのには十分ですが

but not much beyond that.

その域を越えるには不十分でしょう

For a civilization on the third and final stage,

第３段階かつ最終段階にある文明にとって

expansion on a galactic scale would require about 100 billion times

銀河規模の拡張には 太陽が毎秒放出する 385ヨタジュール(10の24乗J)の

more energy than the full 385 yotta joules our sun releases every second.

約1000億倍の エネルギーが必要になります

Barring a breakthrough in exotic physics,

斬新な物理学によって 突破口が開かない限り

there’s only one energy source that could suffice:

需要を満たし得るエネルギー源は １つしかありません

a supermassive black hole.

超大質量ブラックホールです

It’s counterintuitive to think of black holes as energy sources,

ブラックホールをエネルギー源と考えるのは 直観と相いれないですが

but that’s exactly what they are, thanks to their accretion disks:

降着円盤のおかげで ブラックホールは まさにエネルギー源となるのです

circular, flat structures formed by matter falling into the event horizon.

膠着円盤とは事象の地平面に落下した 物質により形成された円形で平らな構造物です

Because of conservation of angular momentum,

角運動量が保存されるため

particles there don’t just plummet straight into the black hole.

そこにある粒子はブラックホールに まっすぐ落ちていくわけではありません

Instead, they slowly spiral.

むしろ ゆっくりと渦巻き状に 吸いこまれていきます

Due to the intense gravitational field of the black hole,

ブラックホールの強烈な重力場のため

these particles convert their potential energy to kinetic energy

これらの粒子は 事象の地平線に近づくにつれ

as they inch closer to the event horizon.

粒子の位置エネルギーを 運動エネルギーへと変えていきます

Particle interactions allow for this kinetic energy

粒子の相互作用により この運動エネルギーは

to be radiated out into space

宇宙空間に放射されます

at an astonishing matter-to-energy efficiency:

この時の 物質からエネルギーへの変換効率は 驚くべき値になります

6% for non-rotating black holes, and up to 32% for rotating ones.

回転していないブラックホールは6％ 回転しているものは最大32％にもなります

This drastically outshines nuclear fission,

これは核分裂を大幅に凌ぎます

currently the most efficient widely available mechanism

核分裂は 質量から エネルギー取り出す仕組みにおいて

to extract energy from mass.

現在のところ 最も効率的で 広く利用されている方法です

Fission converts just 0.08% of a Uranium atom into energy.

核分裂はウラン原子のわずか0.08％を エネルギーに変えます

The key to harnessing this power may lie in a structure

この反応を利用する手掛かりは おそらく ―

devised by physicist Freeman Dyson, known as the Dyson sphere.

物理学者フリーマン・ダイソンが考案した ダイソン球という構造体にあるでしょう

In the 1960s, Dyson proposed that an advanced planetary civilization

1960年代に ダイソンは高度な惑星文明は

could engineer an artificial sphere around their main star,

主星の周りに人工的な球体を設計し 主星が発する全放射エネルギーを捉え

capturing all of its radiated energy to satisfy their needs.

エネルギー需要を満たすことが できるだろうと提言しました

A similar, though vastly more complicated design

似ているけれど ずっと複雑な設計が

could theoretically be applied to black holes.

理論的にはブラックホールに適用できます

In order to produce energy, black holes need to be continuously fed—

エネルギー生産のために ブラックホールは 継続的に物質を吸い込む必要があるので

so we wouldn’t want to fully cover it with a sphere.

球体で完全に覆うのは 好ましくないでしょう

Even if we did, the plasma jets that shoot from the poles

仮にそうしても 多くの超大質量ブラックホールの

of many supermassive black holes

両極から発射されるプラズマジェットは

would blow any structure in their way to smithereens.

どんな構造物も吹き飛ばして 粉々にしてしまうでしょう

So instead, we might design a sort of Dyson ring,

その代わり ダイソンリングのようなものを 設計する方法もあるかもしれません

made of massive, remotely controlled collectors.

それは遠隔操作による 巨大な捕集器でできています

They’d swarm in an orbit around a black hole,

それらはブラックホールを回る 周回軌道 ―

perhaps on the plane of its accretion disk, but farther out.

おそらくは 降着円盤のある平面上の ずっと遠い場所に近づくことでしょう

These devices could use mirror-like panels

この装置は発電所に 回収したエネルギーを送るために

to transmit the collected energy to a powerplant,

鏡のようなパネルを使用したり

or a battery for storage.

貯蔵用のバッテリーを 使用したりできるでしよう

We’d need to ensure that these collectors are built at just the right radius:

この捕集器を ブラックホールから ちょうど良い距離に構築する必要があります

too close and they’d melt from the radiated energy.

近すぎると放射エネルギーで 溶かされてしまいます

Too far, and they’d only collect a tiny fraction of the available energy

遠すぎると 利用可能なエネルギーの ごく一部しか回収できず

and might be disrupted by stars orbiting the black hole.

ブラックホールを周回している恒星の 影響を受ける可能性があります

We would likely need several Earths worth of highly reflective material

完全なシステムを構築するためには

like hematite to construct the full system—

赤鉄鉱のような高反射性物質 地球数個分に加え

plus a few more dismantled planets to make a legion of construction robots.

一群の建設ロボットを作るために 惑星を数個解体する必要があるでしょう

Once built, the Dyson ring would be a technological masterpiece,

ダイソンのリングが作られれば 技術的な最高傑作となり

powering a civilization spread across every arm of a galaxy.

銀河の隅々にまで広がる文明に エネルギーを供給することができます

This all may seem like wild speculation.

すべて荒唐無稽な憶測に 思えるかもしれませんが

But even now, in our current energy crisis,

今でも 私たちはエネルギー危機にあり

we’re confronted by the limited resources of our planet.

地球の限られた資源の問題に直面しています

New ways of sustainable energy production will always be needed,

持続可能なエネルギーの新しい生産方法は

especially as humanity works towards the survival

特に人類の種としての存続や

and technological progress of our species.

技術の進歩に向けての営みにおいて 常に必要とされるでしょう

Perhaps there’s already a civilization out there

もしかしたら これらの巨大な天体を 征服した文明が

that has conquered these astronomical giants.

すでに存在しているのかもしれません

We may even be able to tell

ブラックホールから届く光が

by seeing the light from their black hole periodically dim

周期的に暗くなることを観測することで 彼らの存在を見分けられるかもしれません

as pieces of the Dyson ring pass between us and them.

ダイソンリングの一部が途中を遮って 通過する際に暗くなるからです

Or maybe these superstructures are fated to remain in the realm of theory.

あるいは この超構造体は理論の領域に 留まる運命なのかもしれません

Only time— and our scientific ingenuity— will tell.

それを知りえるのは 時の経過 そして 私たちの科学的な創意工夫だけなのです