Самые холодные «звезды» в галактике на самом деле могут оказаться инопланетными мегаструктурами

С тех пор как в 1960 году физик Фримен Дайсон впервые выдвинул эту идею, «сфера Дайсона» стала мечтой охотников за технологическими сигнатурами. Высокоразвитая цивилизация могла бы построить «сферу» (или, в нашем более современном понимании, «рой» из более мелких компонентов) вокруг своей звезды, чтобы получать всю ее энергию. По крайней мере теоретически мы знаем, что такой рой может существовать, но как бы он выглядел на самом деле, если бы мы могли его наблюдать? В новой статье, доступной на сервере препринтов arXiv и вскоре опубликованной в Universe, Амирнезам Амири из Арканзасского университета исследует этот вопрос и в процессе выясняет, какие типы звезд с наибольшей вероятностью могут содержать такие рои.

*Изображение роя Дайсона. Источник: Віщун / Wikimedia Commons*

Неудивительно, что один из таких типов — красные карлики. Это самый распространенный тип звезд в Млечном Пути. Они невероятно медленно расходуют свое ядерное топливо, что делает их чрезвычайно долгоживущими. По оценкам, их жизненный цикл составляет триллионы лет — намного дольше, чем возраст Вселенной на данный момент. При этом они относительно невелики по сравнению с нашим Солнцем. Рой Дайсона можно было бы построить на расстоянии от 0,05 до 0,3 астрономической единицы от поверхности звезды, при этом затраты на материалы были бы относительно небольшими.

Белые карлики, возможно, еще более выгодны с точки зрения материальных затрат и представляют собой второй тип звезд, за которыми стоит наблюдать. Это компактные, мертвые остатки звезд, подобных нашему Солнцу, которые сжались до невероятно малых размеров — их радиус составляет около 1 % от радиуса исходной звезды. В этом случае рой Дайсона можно было бы построить всего в нескольких миллионах километров от поверхности звезды, что значительно упростило бы задачу создания сверхмассивной структуры вокруг более крупной звезды. Кроме того, они стабильно излучают энергию на протяжении миллиардов лет, что делает их эффективным источником энергии с длительным сроком службы.

Но как на самом деле будут выглядеть звезды, окруженные такими мегаструктурами?

Астрономы обычно используют диаграмму Герцшпрунга — Рассела (H-R) для классификации звезд по температуре и светимости. Однако сфера Дайсона будет блокировать весь естественный свет звезды, и это полностью изменит ее положение на диаграмме. Энергия не может быть ни создана, ни уничтожена, поэтому сама сфера должна излучать ровно столько же энергии, сколько получает от звезды. Просто она делает это с помощью тепла или инфракрасного излучения. Таким образом, сферу Дайсона можно представить как оболочку, которая поглощает свет звезды, преобразует его в полезную энергию, а затем излучает в виде тепла.

При этом звезда смещается вправо, где на диаграмме отображаются более низкие температуры. Сама светимость не меняется, она просто смещается в инфракрасную область, а поскольку на диаграммах Герцшпрунга — Рассела используется болометрическая светимость (то есть светимость по всем спектрам), звезда будет находиться на том же вертикальном уровне, что и ее родительская звезда, будь то красный или белый карлик.

Но главное, что нужно понять, — насколько правее могла бы сместиться звезда. Температура поверхности типичного красного карлика, расположенного в правом нижнем углу диаграммы Герцшпрунга — Рассела, составляет около 3000 К.Сфера Дайсона, окружающая звезду, имела бы температуру до 50 К — на два порядка ниже. В этой области нет естественных звезд, поэтому любой подобный объект представляет большой интерес как потенциальный кандидат на роль роя Дайсона.

Еще одним фактором, указывающим на то, что объект может быть роем Дайсона, является отсутствие пыли. Звезда без сферы Дайсона обычно демонстрирует спектральную линию силикатного излучения, которая обычно характерна для темных дисков. Однако вокруг панелей-излучателей нет пыли, поэтому для спектрографа, отслеживающего их, они будут выглядеть удивительно «чистыми».

Следует отметить, что при использовании «роботизированной» методологии между некоторыми солнечными коллекторами, скорее всего, будут зазоры или они будут разной толщины в некоторых частях «роя». Это сделано для того, чтобы требования к материалам были физически выполнимы. Современные расчеты показывают, что даже при относительно небольшом радиусе полноценная сфера Дайсона физически невозможна. В случае наличия таких небольших зазоров звезда вела бы себя крайне нестабильно, а кривые блеска при вращении конструкции были бы неестественными.

Поскольку космический телескоп «Джеймс Уэбб» специализируется на инфракрасном излучении, он идеально подходит для поиска подобных структур. Но для их поиска активно используются и более старые телескопы, например WISE. В мае 2024 года в статье, посвящённой работе проекта «Гефест», были представлены семь вероятных кандидатов на роль сфер Дайсона (все они — красные карлики) из каталога, включающего 5 миллионов звёзд.

Один из них был исключен из списка возможных источников, так как на фоне звезды располагалась сверхмассивная черная дыра, идеально выровненная по отношению к звезде, что объясняло аномальные показания. Но осталось еще пять потенциальных кандидатов, за которыми стоит понаблюдать повнимательнее. Эта новая статья станет еще одним подспорьем для астрономов в поиске неуловимых техносигнатур.