Σφαίρες Dyson:Πώς οι άνθρωποι (και οι εξωγήινοι) θα μπορούσαν να συλλάβουν την ενέργεια ενός αστεριού

Τι είναι η σφαίρα Dyson;

Μια σφαίρα Dyson είναι μια υποθετική, μεγάλη μηχανική δομή - μια μεγαδομή - που έχει σχεδιαστεί για να αξιοποιεί την ενέργεια των αστρικών πυρηνικών κλιβάνων. Η βασική ιδέα είναι ότι μια δομή κατασκευάζεται γύρω από ένα αστέρι που μετατρέπει, αποθηκεύει ή χρησιμοποιεί με άλλο τρόπο την ενέργεια ακτινοβολίας του αστεριού.

Αυτές οι εγκαταστάσεις θεωρούνται ως ο πιο πιθανός, απαραίτητος και οικονομικός τρόπος αντιμετώπισης των κολοσσιαίων ενεργειακών αναγκών τόσο του μελλοντικού ανθρώπινου πολιτισμού όσο και, πιθανώς, των προηγμένων εξωγήινων πολιτισμών αλλού στον κόσμο.

Ποιος τα θεώρησε; Και πότε;

Η έννοια της σφαίρας Dyson πήρε το όνομά του από τον φυσικό Freeman Dyson (1923-2020) ο οποίος, το 1960, συζήτησε την ιδέα σε μια σύντομη επιστημονική εργασία σχετικά με τις μεθόδους ανίχνευσης εξωγήινων πολιτισμών. Ωστόσο, ο Dyson παραδέχτηκε ότι εμπνεύστηκε από το εξαιρετικά αναγνωρισμένο μυθιστόρημα επιστημονικής φαντασίας Star Maker (1937) του Βρετανού συγγραφέα Όλαφ Στάπλεντον.

Στο Star Maker , ο Stapledon περιέγραψε «μια γάζα από παγίδες φωτός» που περιβάλλει κάθε αστέρι στο Σύμπαν, το οποίο «εστίαζε την ηλιακή ενέργεια που διαφεύγει για έξυπνη χρήση».

Από τότε, πολλοί επιστήμονες επανεξέτασαν την έννοια της σφαίρας Dyson, συνήθως ως μέρος της έρευνας Αναζήτησης Εξωγήινης Νοημοσύνης (SETI).

Πώς λειτουργούν οι σφαίρες Dyson;

Ο σκοπός μιας σφαίρας Dyson είναι να αξιοποιήσει την κολοσσιαία ενέργεια που απελευθερώνεται από το άστρο του ξενιστή. Έχουμε ήδη τη βασική τεχνολογία για να το κάνουμε αυτό – με τη μορφή «ηλιακών κυψελών». Αυτά χρησιμοποιούν μια διαδικασία που ονομάζεται «φωτοβολταϊκό φαινόμενο», όπου τα φωτόνια εκτινάσσουν τα ηλεκτρόνια από τα άτομα, δημιουργώντας έτσι έναν διαχωρισμό φορτίου μέσα σε ένα υλικό, με αποτέλεσμα ηλεκτρικό ρεύμα.

Οι σφαίρες Dyson, ανεξάρτητα από τη μορφή τους, είναι πιθανό να χρησιμοποιήσουν αυτή τη διαδικασία για την παραγωγή ενέργειας. Ορισμένοι ερευνητές οραματίζονται αυτή την ενέργεια να μεταφέρεται από κάποια μορφή ασύρματης τεχνολογίας στον κοντινό πολιτισμό, πιθανώς σε έναν κατοικήσιμο πλανήτη σε τροχιά γύρω από το άστρο υποδοχής.

Θα μπορούσαν πραγματικά να υπάρχουν σφαίρες Dyson;

Δεν υπάρχει, μέχρι στιγμής, καμία απόδειξη ότι οι σφαίρες Dyson, ή κάτι παρόμοιο, υπάρχουν πουθενά στο Σύμπαν. Ωστόσο, οι επιστήμονες μπορούν να πουν κάτι σχετικά με το αν είναι «επιτρέπονται».

Πρώτον, αν και μια τέτοια τεχνολογία είναι πολύ πέρα ​​από αυτό που είναι επί του παρόντος εφικτό για τη γη-δεμένη νοημοσύνη, δεν υπάρχουν γνωστά ανυπέρβλητα εμπόδια στην κατασκευή τους. Με επαρκή κίνητρα, πόρους και τεχνολογική πρόοδο, οι σφαίρες Dyson είναι σίγουρα δυνατές. Ένας ερευνητής εκτιμά ότι οι άνθρωποι θα μπορούσαν να επιχειρήσουν ένα τέτοιο κατόρθωμα μέσα στα επόμενα 100 περίπου χρόνια. Άλλοι ερευνητές ισχυρίζονται ότι αυτό είναι εξαιρετικά αισιόδοξο.

Οι αστρονόμοι έχουν πράγματι θέσει ορισμένα όρια στο πόσες σφαίρες Dyson μπορεί να κρύβονται εκεί έξω στον κόσμο. Για να γίνει αυτό, γίνονται ορισμένες υποθέσεις σχετικά με το πώς αυτές οι δομές θα επηρέαζαν το αναδυόμενο αστρικό φως των αστεριών που περιβάλλουν. Για παράδειγμα, τα περισσότερα σχέδια θα μπλοκάρουν μέρος του φωτός του αστέρα υποδοχής τους, οδηγώντας σε πτώση της οπτικής τους φωτεινότητας.

Μπορεί επίσης να οδηγήσουν σε σπατάλη θερμότητας που θα εκπέμπεται ως υπέρυθρη ακτινοβολία. Εξετάζοντας προσεκτικά τέτοια ελλείμματα ή υπερβολές υπό το φως χιλιάδων άστρων, μια εκτίμηση προτείνει ότι έως και 10.000 αστέρια θα μπορούσαν να φιλοξενήσουν σφαίρες Dyson σε ακτίνα περίπου 16.000 ετών φωτός από τη Γη (σε σύγκριση η απόσταση από το κέντρο του Γαλαξία είναι περίπου 26.000 έτη φωτός).

Φυσικά, αυτό δεν σημαίνει ότι υπάρχουν σφαίρες Dyson, μόνο ότι θα μπορούσαν.

Πώς έχουν απεικονιστεί οι σφαίρες Dyson στην επιστημονική φαντασία;

Οι συγγραφείς επιστημονικής φαντασίας έχουν συχνά οραματιστεί μια σφαίρα Dyson ως μια άκαμπτη δομή που περικλείει εντελώς ένα αστέρι, κάτι που δεν είναι η αρχική ιδέα που προτάθηκε από τον Dyson, και που στην πραγματικότητα θεωρείται η λιγότερο πιθανή λύση. Αλλά δομές που μοιάζουν με δακτυλίους και σμήνη δορυφόρων έχουν επίσης εμφανιστεί σε φανταστικά σύμπαντα.

Μερικά αξιοσημείωτα μυθιστορήματα που αφορούν σφαίρες Dyson ή παρόμοιες έννοιες, περιλαμβάνουν το The Wanderer του Fritz Leiber (1964), Ringworld του Larry Niven (1970) και το The Time Ships του Stephen Baxter (1995). Στην τηλεόραση, Star Trek:The Next Generation παρουσίασε μια σφαίρα Dyson στο επεισόδιο με τίτλο «Relics» (1992).

Θα μπορούσαν να είναι υπεύθυνοι για "παράξενα" σήματα από το διάστημα;

Υπάρχουν πολλά «περίεργα» ή ανεξήγητα σήματα που προέρχονται από το διάστημα, αλλά προς το παρόν κανένα από αυτά δεν είναι υποψήφιο για σφαίρες Dyson.

Πριν από μερικά χρόνια, ένα αστέρι γνωστό στην καθομιλουμένη ως "Tabby's Star" έδειξε τυχαίες βυθίσεις στη φωτεινότητα που υποδηλώνουν μια σφαίρα Dyson, αλλά περαιτέρω παρατηρήσεις αποκάλυψαν ότι τα σύννεφα σκόνης που περιφέρονται γύρω από το αστέρι ήταν στην πραγματικότητα ο ένοχος.

Πώς δημιουργείτε μια σφαίρα Dyson;

Μια πιθανότητα, όπως υποδηλώνει το όνομα, περιλαμβάνει την κατασκευή ενός σφαιρικού πλαισίου γύρω από ένα αστέρι (συνήθως ονομάζεται «κέλυφος Dyson»). Για τον έλεγχο των επιπτώσεων της βαρύτητας και της πίεσης της ακτινοβολίας του άστρου, μια τέτοια δομή θα πρέπει πιθανώς να είναι και εύκαμπτη και να έχει ένα σύστημα πρόωσης για να αλλάξει τη θέση της. Ορισμένοι ερευνητές προτείνουν, ωστόσο, ότι η διατήρηση της σταθερότητας σε τέτοιες σφαιρικές δομές μπορεί να μην είναι δυνατή.

Οι σφαίρες Dyson μάλλον δεν θα ήταν καθόλου σφαίρες. Ορισμένες έννοιες προβλέπουν δομές δακτυλίου, πυκνά σμήνη δορυφόρων σε τροχιά ή σμήνη «στατιτών» (στατικοί δορυφόροι) που παραμένουν ακίνητοι σε σχέση με το αστέρι (που ονομάζεται «φούσκα» του Dyson). Οι μηχανικοί πρότειναν ότι αυτές οι κατασκευές θα μπορούσαν να κατασκευαστούν εξ αποστάσεως από στρατούς διαστημικών ρομπότ και ότι τα υλικά για την κατασκευή μπορούν να ληφθούν με την αποσυναρμολόγηση των επίγειων πλανητών.

Άλλες πιο εξωτικές μορφές δομών Dyson έχουν επίσης υποτεθεί, όπως σύννεφα «έξυπνης σκόνης» μεγέθους γαλαξία που αξιοποιούν την ενέργεια δισεκατομμυρίων αστεριών.