Có một giới hạn vũ trụ mà sự sống trên Trái đất phải đối mặt, khi Mặt trời của chúng ta sáng đều đặn trong suốt thời gian tồn tại của nó trên dãy chính trước khi phình to thành một người khổng lồ đỏ.
Vâng, đây là những gì sẽ xảy ra với Hệ Mặt trời của chúng ta trong tương lai, nhưng giai đoạn khổng lồ đỏ khử trùng hành tinh này sẽ không bắt đầu trong 5 tỷ năm nữa hoặc lâu hơn
Vì vậy, một câu hỏi tự nhiên có thể là chúng ta có thể làm gì trong tương lai xa để cố gắng duy trì khả năng sinh sống của thế giới chúng ta?
Nhiều đề xuất khái niệm cao khác nhau đã được đưa ra, bao gồm một chương trình được sắp xếp cẩn thận nhằm ném các tiểu hành tinh qua Trái đất để đẩy hành tinh này vào một quỹ đạo xa hơn khi Mặt trời sáng lên, khai thác cơ chế vật lý tương tự như phương pháp súng cao su hấp dẫn được sử dụng để đẩy các tàu thăm dò không gian.
Matthew Scoggins và David Kipping, cả hai đều thuộc khoa thiên văn học của Đại học Columbia ở New York, đang nghiên cứu một khả năng công nghệ cao, siêu dài hạn khác.
Một cách để một nền văn minh tiên tiến chống lại sự sáng lên của ngôi sao của họ khi nó già đi là loại bỏ dần khối lượng khỏi nó và làm chậm tốc độ phản ứng nhiệt hạch trong lõi của nó.
Scoggins và Kipping gọi những mặt trời được thiết kế nhân tạo như vậy là ‘các ngôi sao Lazarus’, theo tên nhân vật trong Kinh thánh sống lại từ cõi chết.
Mặc dù họ lưu ý rằng phương pháp ‘nâng sao’ này đã được đề xuất bởi David Criswell vào năm 1985, nhưng ở đây các tác giả đã thực sự thực hiện các phép tính số để tìm ra chính xác những gì cần thiết.
Vì vậy, điều này có thể được thực hiện? Các nhà thiên văn học đã xem xét hai kịch bản hơi khác nhau.
Cái đầu tiên giữ cho Mặt trời ở độ sáng không đổi, hay độ sáng đồng nhất, bằng cách loại bỏ khối lượng khỏi nó và sau đó lưu trữ nó trên quỹ đạo giữa Trái đất và Mặt trời.
Cách tiếp cận thứ hai duy trì cùng một lượng ánh sáng mặt trời chiếu xuống Trái đất – đẳng xạ – bằng cách loại bỏ khối lượng mặt trời ít hơn lúc đầu nhưng sau đó đẩy nó ra khỏi Hệ Mặt trời để quỹ đạo của hành tinh cũng trôi ra ngoài với lực hấp dẫn giảm.
Scoggins và Kipping tính toán rằng việc thay đổi quỹ đạo của hành tinh bằng phương pháp đẳng xạ có thể kéo dài thời gian tồn tại của Mặt trời trên dãy chính – và do đó kéo dài tiềm năng cho sự sống trên Trái đất – thêm khoảng 6 tỷ năm.
Làm như vậy sẽ yêu cầu nâng một khối lượng mặt trời tương đương với 2% khối lượng của tiểu hành tinh lớn nhất, Ceres, mỗi năm.
Phương pháp đẳng sáng, lưu trữ khối lượng đã loại bỏ, ban đầu sẽ cần nhiều hơn để loại bỏ, nhưng có thể kéo dài sự sống trên Trái đất thêm 10 tỷ năm.
Một dự án kỹ thuật vũ trụ như vậy sẽ đòi hỏi một lượng năng lượng khổng lồ – tương đương với 10 tỷ lần mức tiêu thụ năng lượng hàng năm hiện tại của toàn bộ nền văn minh toàn cầu của chúng ta.
Phương pháp đẳng xạ sẽ cần gấp 100 lần so với phương pháp đó để đẩy vật chất ra khỏi Hệ Mặt trời.
Nhưng như các nhà nghiên cứu đã chỉ ra, Mặt trời tự nó là một nguồn năng lượng khổng lồ và một nền văn minh tiên tiến sẽ chỉ cần thu được 0,03% sản lượng hàng năm của nó để cung cấp năng lượng cho một hoạt động như vậy.
Mặc dù họ không cố gắng suy đoán loại công nghệ tiên tiến nào có thể cho phép loại kỹ thuật xuất sắc này, nhưng nghiên cứu này đưa ra một cái nhìn hấp dẫn về tương lai xa của nhân loại có thể chứa đựng.
Lewis Dartnell đang đọc Lazarus Stars: Numerical Investigations of Stellar Evolution with Star-lifting của Matthew Scoggins và David Kipping. Đọc trực tuyến tại: arxiv.org/abs/2210.02338.
Bài viết này ban đầu xuất hiện trong số tháng 12 năm 2022 của Tạp chí BBC Sky at Night .