Svarta hål är mer än bara massiva föremål som sväljer allt runt omkring dem – de är också en av universums största och mest stabila energikällor. Det skulle göra dem ovärderliga för den typ av civilisation som behöver enorma mängder makt, såsom en typ II Kardashev-civilisation. Men för att utnyttja all den kraften, civilisationen skulle behöva omringa hela det svarta hålet med något som skulle kunna fånga den kraft den avger.

En potentiell lösning skulle vara en Dyson-sfär – en typ av fantastiskt mega-ingenjörsprojekt som kapslar in en hel stjärna (eller, I detta fall, ett svart hål) i en konstgjord mantel som fångar upp all energi som objektet i dess centrum avger. Men även om den kunde fånga all energi som det svarta hålet avger, själva sfären skulle fortfarande drabbas av värmeförlust. Och den värmeförlusten skulle göra det synligt för oss, enligt ny forskning publicerad av ett internationellt team ledd av forskare vid National Tsing Hua University i Taiwan.

Självklart, ingen sådan struktur har ännu upptäckts. Fortfarande, tidningen bevisar att det är möjligt att göra det, trots att inget synligt ljus tar sig förbi sfärens yta och ett svart håls rykte om att vara ljussänkor snarare än ljuskällor. För att förstå hur vi skulle upptäcka ett sådant system, först, det skulle vara bra att förstå vad det systemet skulle vara utformat för att göra.

Författarna studerar sex olika energikällor som en potentiell Dyson-sfär kan samla runt ett svart hål. De är den allestädes närvarande kosmiska mikrovågsbakgrundsstrålningen (som skulle skölja över sfären oavsett var den placerades), det svarta hålets Hawking-strålning, dess accretion disk, dess Bondi-tillväxt, dess corona, och dess relativistiska jets.

Vissa av dessa energikällor är mycket mer kraftfulla än andra, med energin från det svarta hålets ansamlingsskiva som leder gruppen när det gäller potentiell energifångst. Andra typer av energi skulle kräva helt andra tekniska utmaningar, som att fånga den kinetiska energin hos de relativistiska strålarna som skjuter ut från det svarta hålets poler. Storleken spelar uppenbarligen en stor faktor i hur mycket energi dessa svarta hål avger. Författarna fokuserar i första hand på svarta hål av stjärnmassa som en bra jämförelse med andra potentiella energikällor. I den storleken, enbart ackretionsskivan skulle ge hundratals gånger energiuttaget från en huvudsekvensstjärna.

Det skulle vara omöjligt att bygga en Dyson-sfär runt vilket föremål som helst av den storleken med nuvarande kända material. Men den typ av civilisation som skulle vara intresserad av att anta en sådan ingenjörsutmaning skulle med största sannolikhet ha mycket starkare material än vi gör idag. Alternativt de kunde arbeta med kända material för att skapa en Dyson-svärm eller Dyson-bubbla, som inte kräver så mycket materialstyrka men förlorar en del av energin som en hel sfär skulle fånga, och lägger till flera lager av komplexitet vid koordinering av omloppsbanor och andra faktorer. Varje sådan struktur måste vara utanför accretionskivan för att få full nytta av energin som det svarta hålet avger.

Till och med en enda sfär runt ett enda svart hål med stjärnmassa skulle räcka för att driva vilken civilisation som helst som skapade den in i typ II-territorium, ger den en nivå av effekt som är ofattbar med nuvarande teknik. Men även en sådan potent civilisation kommer sannolikt inte att kunna böja fysikens lagar. Oavsett effektnivå, en del av det kommer att förloras till värme.

Till astronomer, värme är helt enkelt en annan form av ljus – infrarött, för att vara exakt. Och enligt forskarna, värmen som avges av en Dyson-sfär runt ett svart hål borde kunna upptäckas av vår nuvarande skörd av teleskop, som Wide Field Infrared Survey Explorer och Sloan Digital Sky Survey, till ett avstånd på minst 10kpc. Det är ungefär 1/3 av avståndet över hela Vintergatan. Oavsett hur nära de var, de skulle inte se ut som traditionella stjärnor utan kunde detekteras med hjälp av den radiella hastighetsmetoden som vanligtvis används för att hitta exoplaneter.

Även om detta är användbart teoretiskt arbete, det har verkligen inte funnits några bevis för att någon sådan struktur existerar ännu - Fermis paradox gäller fortfarande. Men med tanke på all data som vi redan samlar in dessa teleskop, det kan vara intressant att skanna igenom dem en gång till för att kontrollera om det råkar komma värme från ett ställe där det inte skulle förväntas. Det skulle vara värt tiden att åtminstone leta efter vad som kan vara en så fundamentalt banbrytande upptäckt.