[論文レビュー] Type III Societies (Apparently) Do Not Exist

Brian C. Lacki|arXiv (Cornell University)|Apr 26, 2016

Space Science and Extraterrestrial Life参考文献 79被引用数 11

ひとこと要約

本稿では、タイプIII文明—銀河規模の社会—が『ブラックボックス』として存在する可能性を提唱している。すなわち、人工ダストで作られた不透明で熱的に効率的なシールドに包まれた全銀河が、検出可能なマイクロ波放射を放出するものである。プランクのコン pact Source Catalog（PCCS2）の分析では、そのような源は検出されず、700 Mpcの共動距離まで300万個の銀河においてブラックボックスは存在しないと結論づけられ、タイプIII文明は観測可能な宇宙において実際には存在しないほど稀であると結論づけられる。

ABSTRACT

[Abridged] Whether technological societies remain small and planet-bound like our own, or ultimately span across galaxies is an open question in the Search for Extraterrestrial Intelligence. Societies that engineer on a galactic scale are classified as Type III on Kardashev's scale. I argue that Type III societies can take the form of blackboxes, entire galaxies veiled in an opaque screen. A blackbox has a temperature that is just above that of the cosmic microwave background. The screen can be made from artificial dust pervading the galaxy. I show that there is enough material in galaxies to build blackboxes if the dust is fashioned into dipole antennas. The thermal emission of a blackbox makes it a bright microwave source. I examine the Planck Catalog of Compact Sources to constrain the abundance of blackboxes. None of the 100 GHz sources has the spectrum expected of a blackbox. The null result rules out shrouded galaxy clusters out to z ~ 1 and shrouded Milky Ways out to (comoving) 700 Mpc. The reach of the results includes 3 million galaxies containing an estimated 300 quadrillion terrestrial planets, as well as tens of thousands of galaxy clusters. Combined with the null results from other searches for Type III societies, I conclude that they are so rare that they basically do not exist within the observable Universe. A hypothesis of "Cosmic Pessimism" is discussed, in which we are alone, our long-term chances for survival are slim, and if we do survive, our future history will be checkered. Our loneliness is suggested by the lack of Type III societies. I discuss the remaining forms of Type III societies not yet well constrained by observation. I argue that the ease of building blackboxes on planetary and Solar System scales may lead, within a few centuries, to environmental catastrophes vastly more devastating than anything we are doing now, boding ill for us.

研究の動機と目的

• タイプIII文明—銀河規模の社会—が、全銀河が不透明で熱的に効率的なシールドに包まれた『ブラックボックス』の形で存在可能かどうかを調査すること。
• 人工ダスト（特にカーボンナノチューブを含む）を用いて銀河規模で構築可能な、熱的・物質的妥当性をモデル化すること。
• プランクのコン pact Source Catalog（PCCS2）において、ブラックボックスからの熱的マイクロ波放射を探索することで仮説を検証すること。
• 特に700 Mpcの共動距離および300万個の銀河にわたる観測可能な宇宙における、そのような文明の豊度を制限すること。
• 虚無的検出結果がフェルミのパラドックスおよび『宇宙的悲観主義』の仮説（人類が宇宙に独りである可能性）に与える意味を評価すること。

提案手法

• ブラックボックスを、全銀河を包囲する不透明で熱的に効率的なシールドとしてモデル化し、内部温度を宇宙マイクロ波背景放射（CMB）の約2.7 Kよりわずかに高い温度に保つ。
• 宇宙間物質（ISM）に含まれる金属を材料として用い、ダストをダイポールアンテナ（例：カーボンナノチューブ）に加工することでエネルギー吸収と熱放射を最大化する。
• ブラックボックスの熱放射スペクトルを導出し、特に100 GHz程度のマイクロ波帯域にピークを持つため、電波調査で検出可能である。
• スペクトルエネルギー分布（SED）フィッティングを用いて、プランクのコン pact Source Catalog（PCCS2）から、期待されるブラックボックススペクトルを持つマイクロ波源を探索する。
• 検出限界と源の明るさに基づいて、ブラックボックスが検出可能となる共動距離を計算し、調査の範囲を推定する。
• 自己複製ナノマシン（モーティ）の人口増加モデルを用いて、ISM/ICMの物質を収集してブラックボックスを構築する可能性を評価し、複製スケジュールと質量蓄積の式を用いる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 タイプIII文明が、熱的制約に反しない範囲で、全銀河が不透明で熱的に効率的なシールドに包まれた『ブラックボックス』の形で実現可能かどうか。
• RQ2 そのようなブラックボックスの期待されるマイクロ波放射スペクトルは何か。また、現在の調査（例：プランク）で検出可能かどうか。
• RQ3 プランクのコン pact Source Catalog（PCCS2）を用いて、予測されたスペクトルを持つ源が存在しないという事実を踏まえ、ブラックボックスがどの距離まで除外可能か。
• RQ4 銀河内物質、特に宇宙間ダストや金属を用いた自己複製ナノマシンによって、そのようなブラックボックスの構築はどの程度現実的か。
• RQ5 虚無的検出結果が、タイプIII文明の存在および広義の『宇宙的悲観主義』仮説に与える意味は何か。

主な発見

• プランクのコン pact Source Catalog（PCCS2）において、ブラックボックスに期待されるスペクトルエネルギー分布を示す源は検出されず、赤方偏移z ≈ 1までの銀河団においてそのような物体は存在しないと結論づけられた。
• ブラックボックス信号の不在は、共動距離700 Mpcまで、ミルキーウェイに類似した銀河を含めた範囲にまで及び、推定300万個の銀河および300京個の地球型惑星をカバーする。
• 調査の感度と空間分解能により、PCCS2の詳細な分析を経て、ブラックボックスは3000万個の銀河において除外可能であり、さらに南極望遠鏡のスンヤエフ＝ゼルドビッチ調査により追加で2000万個の銀河が調査可能となる。
• 理論的モデルでは、自己複製ナノマシン（モーティ）が、約100 km/sの速度と高い捕集幾何学的効率を仮定すれば、数十億年以内にブラックボックスを構築するのに十分なISM金属を収集可能であることが示された。
• より希薄な銀河団内物質（ICM）の収集は、宇宙の年齢内に完了するには遅すぎるため、銀河団内でのブラックボックス形成は不確実であると考えられる。
• 虚無的検出結果に加え、赤外線領域におけるダイソン球に類似した構造の先行虚無的検出結果を踏まえると、タイプIII文明は観測可能な宇宙において実質的に存在しないほど稀であると結論づけられる。