Polowanie na sfery Dysona. Czy najchłodniejsze gwiazdy we Wszechświecie są otoczone megastrukturami obcych cywilizacji?

Naukowcy skupieni na poszukiwaniu inteligencji pozaziemskiej skupiają się na tzw. technosygnaturach. Są to oznaki działalności inżynieryjnej lub przemysłowej, które nie mogły powstać wskutek naturalnych procesów geologicznych czy biologicznych. Najbardziej oczywistą tego typu technosygnaturą byłyby sfery Dysona – hipotetyczne megastruktury kosmiczne zbudowane z roju mniejszych statków kosmicznych. Pierwotnie Freeman Dyson zaproponował, by tego typu konstrukcja była pełna, otaczała gwiazdę całkowicie. Bardziej współczesne wyliczenia wskazują jednak, że sfera Dysona powinna być konstrukcją ruchomą, stworzoną z mniejszych obiektów.

Sfera Dysona i skala Kardaszowa

Tego typu konstrukcja łączy się zaproponowanym przez radzieckiego astrofizyka Mikołaja Kardaszowa sposobem klasyfikowania hipotetycznych cywilizacji pozaziemskich według ilości energii, jaką potrafią wykorzystać. Pomysł jest prosty: im więcej energii cywilizacja potrafi pozyskać i kontrolować, tym jest bardziej zaawansowana technologicznie. Kardaszow podzielił zaawansowanie cywilizacji na trzy typy:

• typ I – cywilizacja wykorzystująca energię swojej planety,
• typ II – wykorzystuje energię gwiazdy,
• typ III – wykorzystuje energię całej galaktyki.

Sfera Dysona jest wyraźną oznaką cywilizacji typu drugiego. Tylko jak właściwie wyglądałaby tego typu sfera, gdybyśmy byli w stanie ją zaobserwować? Na to pytanie próbuje odpowiedzieć praca Amirnezama Amiriego z University of Arkansas, opublikowana właśnie w serwisie preprintów arXiv.

Czerwone i białe karły

Naukowiec wytypował dwa rodzaje gwiazd, wokół których mogłyby powstać sfery Dysona. Pierwszym z nich są czerwone karły, czyli najliczniejszy typ gwiazd w Drodze Mlecznej. Powoli spalają paliwo jądrowe, dzięki czemu żyją bardzo długo. Szacuje się, że ich życie może trwać biliony lat – znacznie dłużej niż obecny wiek Wszechświata. Są także stosunkowo małe w porównaniu z naszym Słońcem. Rój Dysona mógłby zostać zbudowany w odległości 0,05–0,3 AU (AU to jednostka astronomiczna, która jest równa średniej odległości między Ziemią a Słońcem) od powierzchni takiej gwiazdy, przy stosunkowo niskim koszcie materiałowym.

Jeszcze ciekawsze wydają się białe karły, które pod względem kosztów materiałowych są nawet lepszym celem i stanowią drugi typ gwiazd wart obserwacji. Białe karły to zwarte, martwe pozostałości gwiazd podobnych do naszego Słońca, które skurczyły się do promienia wynoszącego zaledwie około jednego procenta pierwotnego promienia gwiazdy. W takim przypadku rój Dysona można by zbudować zaledwie kilka milionów kilometrów od powierzchni, co znacznie zmniejsza wyzwania inżynieryjne związane z budową supermasywnej struktury wokół większej gwiazdy. Białe karły emitują energię stabilnie przez miliardy lat, tworząc w praktyce długotrwałe źródło zasilania.

Megastruktura blokuje światło gwiazdy

Ale jak sprawdzić, czy wokół wytypowanej gwiazdy istnieje megastruktura? Astronomowie zwykle używają narzędzia zwanego diagramem Hertzsprunga–Russella (H-R), który klasyfikuje gwiazdy według ich temperatury i jasności. Ponieważ jednak sfera Dysona blokowałaby całe naturalne światło gwiazdy, całkowicie zmieniłoby to jej pozycję na diagramie. Energia nie może być ani tworzona, ani niszczona, więc sama sfera musiałaby emitować prawie tyle samo promieniowania, ile gwiazda do niej dostarcza. Robiłaby to jednak w postaci ciepła, czyli promieniowania podczerwonego. Można więc myśleć o sferze Dysona jako o powłoce, która pochłania światło gwiazdy, wykorzystuje część tej energii, a pozostałą część oddaje w formie ciepła.

W efekcie przesuwałoby to pozycję gwiazdy na diagramie daleko w prawo, gdzie znajdują się obiekty o niższych temperaturach. Sama jasność się nie zmienia – jest tylko przesunięta do podczerwieni. Ponieważ diagramy H-R używają jasności bolometrycznej (czyli całkowitej jasności we wszystkich długościach fal), obiekt pojawiałby się na tej samej wysokości diagramu, co jego gwiazda macierzysta – niezależnie od tego, czy byłby to czerwony, czy biały karzeł.

Czy JWST znajdzie sferę Dysona?

Kluczowe jest jednak to, jak bardzo w prawo przesunąłby się taki obiekt. Typowy czerwony karzeł w prawym dolnym rogu diagramu H-R ma temperaturę powierzchni około 3000 K. Sfera Dysona otaczająca gwiazdę miałaby temperaturę nawet około 50 K – czyli dwa rzędy wielkości mniej. W tym obszarze diagramu nie występują naturalne gwiazdy, dlatego każdy taki obiekt byłby niezwykle interesującym kandydatem na rój Dysona.

Ponieważ obserwacje w podczerwieni są specjalnością Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, jest on dobrze przystosowany do poszukiwania takich struktur. Jednak nawet starsze teleskopy, takie jak WISE, są aktywnie wykorzystywane w tych poszukiwaniach. W maju 2024 roku praca prezentująca wyniki projektu Hephaistos wskazała siedmiu silnych kandydatów na sfery Dysona. Wszystkie przypadki dotyczyły czerwonych karłów. Czy astronomowie odkryją pochodzące z tych miejsc technosygnatury?

Źródło: ArXiv

Nasza autorka

Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka

Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Pisze przede wszystkim o eksploracji kosmosu, astronomii i historii. Związana z Centrum Badań Kosmicznych PAN oraz magazynami portali Gazeta.pl i Wp.pl. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.