Астрофізик запропонував новий геніальний спосіб пошуку інопланетних мегаструктур

У своїй останній публікації професор астрономії та астрофізики Джейсон Т. Райт, який працює в Центрі екзопланет і населених світів і Центрі позаземного розвідки штату Пенсільванія (PSTI), рекомендує дослідникам SETI переглянути свій підхід і зосередитися на пошуку активності. Інакше кажучи, він висуває ідею, що потрібно шукати сфери Дайсона не тільки за їхньою тепловою активністю, а також за цілями, для яких вони можуть використовуватися.

Основою для дослідження Райта є концепція межі Ландсберга у термодинаміці, що представляє теоретичну межу ефективного збору сонячної радіації.

Це має важливе значення, оскільки початкова ідея Фрімена Дайсона в основному ґрунтувалася на припущенні, що живі організми використовують градієнти вільної енергії, подібні до фотосинтезу, для виробництва кисню та органічних сполук.

Фрімен Дайсон також висловлював думку, що розвинені технологічно цивілізації можуть розширювати свою здатність використовувати більше енергії, але ця здатність обмежена загальною кількістю енергії, яку вони можуть вилучати від зірки (включаючи видиме світло, інфрачервоне та ультрафіолетове випромінювання).

Оскільки закон збереження енергії вимагає, щоб частина цієї енергії викидалася у вигляді відпрацьованого тепла, Фрімен Дайсон розглядав можливість вимірювання цієї енергії за допомогою інфрачервоної астрономії. Таким чином, астрономи могли б теоретично виявити енергію, якою користується розвинена цивілізація, шукаючи це випромінювання.

«Традиційно ми шукаємо інфрачервоне випромінювання зірок, щоб побачити, чи є на їхній орбіті матеріал, теплий від світла зірок», — сказав Райт електронною поштою Universe Today.

«Якщо це не той вид зірки, навколо якого зазвичай обертається матеріал, тоді ми можемо придивитися уважніше, щоб побачити, чи схожий цей матеріал на пил чи щось інше».

Проте на сьогоднішній день всі спроби знайти сфери Дайсона стикаються з складністю через відсутність базової теорії про те, як виглядає відпрацьоване тепло, так як властивості матеріалів для побудови сфер Дайсона залишаються невідомими.

Астрофізики, включаючи самого Райта, запропонували кілька теоретичних моделей, які можуть описувати теплові сигнатури сфер Дайсона, але ці моделі виявилися досить спрощеними і базувалися на численних припущеннях. У них були враховані сферична симетрія оболонки і її орбітальна відстань від зірки, але не вдалося точно передбачити типові температури, радіаційну взаємодію та оптичну глибину матеріалу.

Це також висуває важливе питання щодо призначення структури Дайсона (яку роль вона виконує) і того, як це призначення може впливати на властивості її матеріалу. Фрімен Дайсон визнав, що збирання енергії від зірки є лише однією з можливих мотивацій для побудови такої мегаструктури. Наприклад, деякі дослідники SETI запропонували використовувати сферу Дайсона як зоряний двигун, який може переміщувати зірки (такий, як двигун Шкадова), або як масивний суперкомп’ютер (мозок матрьошки).

Для Райта також було важливо враховувати інженерну сторону побудови такої конструкції. Отже, він припустив, що цивілізація може поступово розширювати сфери Дайсона, щоб збільшувати їх об’єм навколо зірки.

Враховуючи всі ці фактори, Райт застосував термодинаміку випромінювання до сфер Дайсона як до обчислювальних машин і намагався передбачити, які спостережувані наслідки цього будуть. Він висунув припущення, що не існує суттєвих переваг у побудові “гніздових” оболонок і що оптимальне використання маси сприяє побудові менших, але гарячіших сфер Дайсона. Важливо відзначити, що він також вказав на видимі відмінності між “повними” сферами Дайсона (які повністю оточують зірку) і тими, які все ще розробляються.

Як пояснив Райт:

«Всупереч очікуванням деяких авторів, що сфери Дайсона будуть надзвичайно великими та холодними, щоб максимізувати їх ефективність, я вважаю, що для фіксованого бюджету маси оптимальною конфігурацією є дуже маленькі, гарячі сфери, які захоплюють більшість, але не всю [Ми] можемо розширити наші параметри пошуку до температур, значно вищих за 300 К (трохи тепліших, ніж на Землі), тому що добування зоряного світла ефективніше ближче до зірки, де все гарячіше».

Ці знахідки можуть допомогти в майбутніх пошуках структур Дайсона, які, на жаль, наразі обмежені.

Помітним винятком є ​​робота астрофізика Ph.D. студент Матіас Суазо (Університет Упсалли) та його колеги з проекту Гефест.

Суазо представив свою роботу ще в червні в рамках 2-го щорічного симпозіуму SETI Penn State , де він пояснив, як вчені проекту об’єднали дані з обсерваторії Gaia ESA , Two Micron All Sky Survey (2MASS) і Wide-field Infrared Survey Explorer NASA. (WISE), щоб звузити пошук теплових сигнатур, які можуть вказувати на наявність мегаструктур.

Об’єднані дані виявили приблизно 5 мільйонів можливих кандидатів в межах об’єму діаметром ~1000 світлових років. Після створення моделі «найкращого підходу» на основі профілів температури та освітленості, яка усунула можливі природні джерела, Суазо та його команда склали список до 20 життєздатних кандидатів.

Ймовірно, найближчим часом ці джерела стануть предметом подальших спостережень за допомогою телескопів наступного покоління. Тим часом пошуки тривають, і хоча вони не дали остаточних доказів мегаструктур, можливість залишається.

Як сказав Дайсон, розглядаючи можливі мотиви такої розробки: «Моє правило таке: немає нічого настільки великого чи настільки божевільного, що одне з мільйона технологічних суспільств могло б не відчути бажання зробити, якщо це фізично можливо».

Якщо лише кілька розвинених цивілізацій взяли на себе мега-інженерні проекти в нашій галактиці, ми рано чи пізно їх винюхаємо!