С момента выдвижения гипотезы о «сфере Дайсона» физиком Фрименом Дайсоном в 1960 году, эта концепция прочно закрепилась в числе наиболее захватывающих идей в области поиска внеземных цивилизаций. Современная наука, однако, отошла от представления о монолитном твердом сооружении: сегодня исследователи оперируют понятием «роя Дайсона», который представляет собой совокупность бесчисленных орбитальных конструкций, предназначенных для улавливания практически всего излучения звезды. Несмотря на десятилетия теоретических дискуссий, ключевой вопрос оставался без ответа: как именно астрономы могли бы обнаружить подобный объект, если бы он существовал в реальности?
Новое исследование, проведенное Амирнезамом Амири из Университета Арканзаса и представленное в виде препринта на платформе arXiv (публикация в рецензируемом журнале запланирована на будущее), детально рассматривает, как подобные мегаструктуры могли бы выглядеть в объективах современных телескопов. Работа также определяет, какие типы звезд с наибольшей вероятностью могут служить «хозяевами» для таких инженерных чудес.
Красные и белые карлики как приоритетные цели для поиска
Одними из наиболее перспективных кандидатов на роль центральной звезды для роя Дайсона являются красные карлики. Эти небольшие и холодные светила, будучи самым распространенным типом звезд в Млечном Пути, расходуют свое ядерное топливо настолько медленно, что способны существовать на протяжении триллионов лет — временной промежуток, значительно превышающий нынешний возраст Вселенной. Их скромные размеры представляют собой и инженерное преимущество: согласно расчетам, рой Дайсона мог бы располагаться вокруг красного карлика на дистанции от 0,05 до 0,3 астрономической единицы, что потребовало бы гораздо меньшего объема строительных материалов по сравнению с гипотетической конструкцией, возведенной вокруг более массивной звезды, подобной нашему Солнцу.
Еще более привлекательными с этой точки зрения выглядят белые карлики. Эти сверхплотные звездные остатки, сформировавшиеся из ядер солнцеподобных светил, исчерпавших свои запасы топлива и сжавшихся до размеров, составляющих лишь около 1% от их первоначального диаметра, обладают уникальными свойствами. Благодаря их исключительной компактности, рой Дайсона мог бы вращаться на высоте всего в несколько миллионов километров над их поверхностью, что кардинально уменьшает масштаб требуемой конструкции. Кроме того, белые карлики выделяют энергию с поразительно постоянной скоростью на протяжении миллиардов лет, что делает их исключительно надежными и долговечными источниками энергии для гипотетической цивилизации.
Влияние сферы Дайсона на наблюдаемые характеристики звезды
Астрономы традиционно классифицируют светила, используя диаграмму Герцшпрунга-Рассела (HR), которая визуализирует взаимосвязь между температурой звезды и ее светимостью. Наличие сферы Дайсона, как выяснилось, способно радикально изменить положение звезды на этой диаграмме. Мегаструктура, вместо того чтобы рассеивать падающий на нее свет, будет поглощать практически все ультрафиолетовое излучение центрального светила. Однако, следуя фундаментальным законам физики, энергия не может исчезнуть бесследно: подавляющая ее часть должна быть переизлучена обратно в космическое пространство, но уже в виде тепла, то есть в инфракрасной части спектра. Иными словами, конструкция будет улавливать звездный свет, использовать его для неких целей своих создателей, а затем сбрасывать избыток энергии в форме инфракрасного излучения.
Хотя общая выходная мощность (болометрическая светимость) звезды при этом не изменится, ее видимая температура станет гораздо ниже. Поскольку на диаграммах HR учитывается именно болометрическая светимость — то есть яркость по всем длинам волн, — такой объект, обладая прежней светимостью, мгновенно сместится на диаграмме в сторону ее более холодной области.
Уникальная «холодная» сигнатура и чистота спектра
Этот температурный сдвиг представляет собой одно из самых поразительных предсказаний исследования. Типичный красный карлик имеет температуру поверхности около 3000 К. Однако звезда, окруженная сферой Дайсона, могла бы демонстрировать эффективную температуру всего 50 К, что примерно на два порядка ниже. Примечательно, что ни один из известных науке типов звезд не занимает эту область диаграммы HR. Следовательно, любой объект, обнаруженный там, автоматически становится чрезвычайно интригующим кандидатом для дальнейшего пристального изучения.
Дополнительным указанием на искусственное происхождение может служить необычная «чистота» спектра. Обычные звезды, окруженные естественными пылевыми дисками, часто излучают характерное силикатное излучение. Рой Дайсона, напротив, будет состоять из панелей радиаторов, а не из хаотичной пыли, что придает его спектру необычайно чистый и лишенный подобных примесей вид.
В поисках странного переменного блеска
В исследовании также отмечается, что строительство по-настоящему твердой и непрерывной сферы Дайсона, скорее всего, является технически невозможным. Современные расчеты демонстрируют, что даже для небольших звезд количество требуемого для этого материала было бы астрономическим и нереалистичным. Вместо этого, как предполагается, высокоразвитая цивилизация, вероятно, создала бы рой из множества независимых солнечных коллекторов, расположенных на орбите с определенными промежутками.
еняя их светильник по всей ступени. Когда эти компоненты вращались вокруг звезд, они могли включать весьма необычные, неестественные изменения яркости, которые отличались от поведения обычных звезд.
Джеймс Уэбб и охота за инопланетными мегаструктурами
Космический телескоп Джеймса Уэбба особенно хорошо подходит для поиска этих гипотетических структур, поскольку он специализируется на инфракрасных наблюдениях. Старые миссии, такие как WISE, также вносят свой вклад в эти усилия.
В мае 2024 года исследователи из проекта «Гефест» после изучения каталога, насчитывающего примерно 5 миллионов звезд, сообщили о семи многообещающих кандидатах в сфере Дайсона, все из которых являются проявлениями с красными карликами. Позже один кандидат был исключен, поскольку необычный сигнал объяснялся идеально выровненной сверхмассивной черной дырой на заднем плане.
Остается еще пять кандидатов, зарабатывающих на более тщательное изучение. Хотя ни одна из них не была подтверждена как инопланетные мегаструктуры, работа Амири предоставляет астрономам еще один набор наблюдательных подсказок, которые могут помочь построить длинные техносигнатуры из окружающего пространства. Если рои Дайсона действительно существуют где-то в Млечном Пути, будущие инфракрасные наблюдения смогут наконец показать, где они прятались.