Почему в нашей галактике нет инопланетных сфер Дайсона?
Найти жизнь — это, пожалуй, основная и самая желанная цель астрономии, желательно разумную, где-либо за пределами Земли. Учитывая то, с какой легкостью жизнь распространяется и размножается на нашей родной планете, а также наличие ингредиентов для жизни повсюду во Вселенной, трудно прийти к выводу, что мы одиноки во Вселенной. В одной только галактике Млечный Путь порядка 400 миллиардов звезд, каждая со своей уникальной историей и шансами на появление жизни. Несмотря на то, какими технологически продвинутыми стали люди, поиски внеземных цивилизаций проходят безрезультатно, возможно, оттого что технологически развитые цивилизации не общаются таким образом, каким привыкли мы. Но достаточно продвинутая цивилизация могла бы построить сферу вокруг своего солнца — сферу Дайсона — чтобы поглощать 100% его энергии. Невероятно, но у нас есть технологии для их обнаружения. Если, конечно, они существуют.
Рой Дайсона рассматривают как шаг на пути к сфере Дайсона, когда свет блокируется серией космических аппаратов, летающих перед звездой.
На Земле количество энергии, доступное нам, определяется количеством солнечного света, падающего на поверхность нашей планеты. На расстоянии Земли от Солнца это примерно эквивалентно 1300 Вт на квадратный метр, однако падает до 1000, если свет вынужден проходить через атмосферу. Если бы мы покрыли пространство над атмосферой Земли солнечными панелями, мы собирали бы 166 миллионов гигаватт энергии, постоянно, по всей Земле. Это колоссальное количество энергии: даже секунда такого потока могла бы обеспечить землян энергией на целый год. Но только часть этой энергии производится Солнцем. Есть и другие способы.
Концепция космической солнечной электростанции существует давно, но никто не осмеливался даже и подумать о массиве в миллиарды километров. Сфера или рой Дайсона пошли бы еще дальше, окружив или обернув панелями само Солнце.
Например, мы могли бы построить рой в космосе, чтобы собирать еще больше энергии Солнца. Представьте себе большой флот космических кораблей, которые движутся в кольце или серии колец с большой площадью сбора. Эту энергию можно было бы использовать для любых целей: ее можно было бы направлять на Землю в пучке, можно было бы задействовать на месте для создания сети по всей Солнечной системе, либо для межпланетных или межзвездных коммуникаций. Вот откуда родилась идея мегаструктур инопланетян — которые предлагались в качестве одного из объяснений феномена затемнения звезды Табби.
Однако самой амбициозной мегаструктурой будет так называемая сфера Дайсона: оболочка вокруг звезды, которая поглощает всю ее энергию. Мы могли бы сделать это, пожрав небольшую планетку вроде Меркурия, разложить ее на железо и кислород и создать отражающую поверхность из гематита. Если инопланетная цивилизация поступила так же, оболочка полностью скроет звезду, сделав ее практически необнаружимой.
Сфера Дайсона полностью покроет звезду, поглощая все ее ультрафиолетовое и видимое излучение. Проходить будет только инфракрасное излучение и длинные волны.
Во всяком случае, необнаружимой для телескопов, работающих в видимом спектре света, потому что такая сфера полностью заблокировала бы свет звезды. Но даже сильно отражающая поверхность должна поглощать часть энергии. А если энергия поглощается со временем, ее нужно куда-то перенаправлять, чтобы поддерживать стабильную температуру. Следовательно, энергия должна выходить во Вселенную, даже если никакого видимого света не будет. Как Земля ночью излучает энергию в инфракрасном, так и сфера Дайсона будет.
Ночью Земля излучает электромагнитные сигналы, но подавляющее их большинство находится в инфракрасном диапазоне, поскольку в космос отправляется солнечный свет и тепло, поглощаемое в течение дня.
Европейское космическое агентство недавно выпустило огромный набор данных с самого мощного спутника, который когда-либо картировал и исследовал звезды Млечного Пути: Gaia. Ему удалось собрать информацию о 1,7 миллиарда звезд в нашей галактике, позволив нам создать самую сложную 3D-карту звезд Млечного Пути. Это далеко не все звезды, но на порядок больше, чем было зафиксировано прежде.
Одна из великолепных вещей, которые удалось измерить Gaia, был цвет и величина множества звезд, от тусклых красных карликов (и даже коричневых карликов) до звездных останков вроде белых карликов, звезд главной последовательности, гигантов и сверхгигантов, которые светятся ярче всех. Но Gaia наблюдал не только в видимом, но и в ближнем инфракрасном спектрах, а значит видел объекты, которые скрываются от глаз людей. Среди них сверххолодные звезды, как гиганты, так и карлики. И сферы Дайсона, если они существуют и обладают определенными профилями температуры/светимости.
Большая, жирная линия, которая пересекает диаграмму от нижнего левого до верхнего правого угла, — это главная последовательность, в которой находятся звезды, синтезирующие водород в гелий. Справа вверху находятся звезды в гигантской или сверхгигантской фазе: они сжигают более тяжелые элементы и расширяются до гораздо больших размеров. Даже при том, что они ярче светятся, их температура ниже, потому что энергия рассеивается по большой площади, испускающей энергию.
Сфера Дайсона делает практически то же самое, но с обычной или маломассивной звездой. Вы создаете большую площадь поверхности, с которой будет убегать энергия звезды, и она излучается при пониженной температуре, при этом выдавая такую же общую энергию. Инфракрасная сигнатура, по идее, должна выдать нам подобную сферу, но спутник Gaia подсказал и другой вариант, раскрытый Эриком Закриссоном: несоответствие расстояния, основанного на светимости, с расстоянием параллакса.
Метод параллакса, используемый с 1800-х годов, включает наблюдение изменения положения звезды, которая находится рядом с более далекой, фоновой звездой. Если расстояния по параллаксу и по светимости звезды не совпадают, это может объяснить мегаструктура инопланетян… или что звезда находится в двойной системе.
Когда вы делаете вывод о расстоянии на основе наблюдаемого света, а затем проводите измерение в совершенно другой манере (с помощью геометрии), два числа должны совпадать. Тот факт, что Gaia увидел несколько расхождений, может говорить о разных вещах, в том числе и структурах инопланетян. Человеческая природа такова, что мы ищем сразу же самое фантастическое объяснение. Но более приземленной и резонной причиной будет наличие у звезд двойных компаньонов: это довольно распространенное явление во Вселенной. Отсутствие избыточного инфракрасного излучения, необходимого для структур типа сферы Дайсона, уводит нас от гипотезы инопланетян и их конструкций.
Ряд обсерваторий, включая космический аппарат Gaia, обладают технологиями, которые в принципе способны обнаруживать сферы Дайсона, находящиеся в нескольких тысячах световых лет от Земли, если предполагать, что они находятся на таком же расстоянии от звезды типа Солнца, как и Земля от нашего светила. Красная карликовая звезда должна быть видна в глазах Gaia с небольшой сферой Дайсона на расстоянии до сотни световых лет, но гигантская или сверхгигантская звезда будет видна практически отовсюду в галактике. Среди 1,7 миллиарда объектов, собранных Gaia, можно было бы найти сферы Дайсона в процессе строительства. А сопоставляя данные по инфракрасным обсерваториям, можно было бы найти уже готовые сферы Дайсона, которые излучают достаточно энергии. На момент публикации этой статьи, впрочем, в Млечном Пути не было найдено ни одной сферы Дайсона.
Но это не значит, что их нет; это значит, что, если они и есть, мы их пока не увидели. Сферы Дайсона могут быть дальше, чем видит Gaia, располагаясь возле звезд поменьше. Инфракрасные обсерватории вроде WISE определяют границы поиска, а обсерватории следующего поколения потенциально могут обнаружить сигнатуру отвода тепла от такого объекта.
Учитывая полный набор обсерваторий, которые обследовали небо, можно относительно безопасно заявить, что мы пока не нашли ни одной сферы Дайсона в настоящее время. Возможно, где-то и существуют разумные инопланетяне, использующие всю энергию своих звезд целиком и создающие огромные транспланетарные империи, но доказательств этому ноль. Можно сделать лишь один разумный вывод: наша галактика, насколько мы можем судить, не имеет этих гигантских конструкций инопланетян.