Поиски сфер Дайсона: ученые предлагают искать мегаструктуры у самых маленьких и тусклых звезд

Некоторые из наиболее перспективных мест для поиска возможных инопланетных мегаструктур, известных как сферы Дайсона, могут находиться не у звезд, подобных Солнцу, а у самых маленьких и тусклых звезд галактики. Физик Фримен Дайсон впервые предложил концепцию сферы Дайсона в 1960 году, описав ее как оболочку или, что более реалистично, как рой орбитальных коллекторов, способных улавливать большую часть энергии звезды. Эта идея привлекла внимание ученых, ищущих признаки развитых технологий, однако вопрос о том, как такая структура выглядела бы в астрономических наблюдениях, оставался открытым. Новое исследование, доступное на сервере препринтов arXiv, предполагает, что один из самых холодных объектов в звездной системе может в принципе оказаться искусственной мегаструктурой, а не естественным астрономическим телом.

Моделирование сфер Дайсона

Амирнезам Амири, физик из Университета Арканзаса, исследовал вопрос о сферах Дайсона, моделируя эти гипотетические мегаструктуры вокруг двух часто упускаемых из виду типов звезд: красных карликов спектрального класса М и белых карликов. Амири упоминает, что обсуждения с гарвардским астрономом и основателем проекта «Галилео» Ави Лебом помогли сформировать исследование.

Преимущества малых и тусклых звезд

Красные карлики составляют около 70 процентов звезд в Млечном Пути. Эти звезды горят медленно и могут оставаться стабильными триллионы лет — гораздо дольше, чем существует Вселенная. Белые карлики дают другое преимущество. Как плотные остатки звезд, подобных Солнцу, они сжимаются до примерно одного процента от своего первоначального размера. Это означает, что рой Дайсона мог бы вращаться гораздо ближе, требуя меньше материала и меньшей структуры, чем построенный вокруг звезды, подобной Солнцу.

Диаграмма Герцшпрунга-Рассела и тепловое излучение

Астрономы используют диаграмму Герцшпрунга-Рассела для классификации звезд по температуре и яркости, и этот инструмент является центральным в анализе Амири. Рой Дайсона не уничтожил бы энергию звезды, а улавливал бы ее свет и переизлучал бы его как тепло на гораздо более длинных волнах. В новой модели звезда со сферой Дайсона выглядела бы на диаграмме Герцшпрунга-Рассела с той же светимостью, но смещенной значительно в сторону холодного конца. Например, красный карлик при температуре около 3000 кельвинов мог бы выглядеть окруженным оболочкой с температурой всего 50 кельвинов — разница примерно на два порядка. Ни одна известная звезда не занимает эту область диаграммы естественным образом.

Факторы идентификации

Пыль и далекие галактики также могут производить сильное инфракрасное излучение, поэтому астрономы не могут идентифицировать сферу Дайсона, используя только температуру. Модель Амири указывает на более сложный набор признаков. Истинный рой Дайсона не показал бы силикатных пылевых особенностей, наблюдаемых в нормальных пылевых дисках, поэтому его спектр был бы необычно гладким для объекта с сильным инфракрасным излучением. Кроме того, если рой состоит из множества отдельных коллекторов, а не из сплошной оболочки, там были бы промежутки, вызывающие нерегулярное, незвездное мерцание по мере движения частей. Каждый из этих признаков может иметь естественные причины, но их совместное обнаружение встречается редко и трудно объяснимо без учета искусственных структур.

Будущие наблюдения

Астрономы могут проводить этот поиск, используя существующие телескопы. Инфракрасные инструменты космического телескопа Джеймса Уэбба уже разработаны для обнаружения слабых холодных сигналов подобного рода. Новый обзор неба обсерватории Веры Рубин и космический телескоп Нэнси Грейс Роман, запуск которого ожидается в этом году, дополнят эти усилия. Вместе они создадут наблюдения, необходимые для поиска сигнатур, описанных в исследовании.

Кандидаты для будущих наблюдений

Возможные кандидаты для этих будущих наблюдений уже выявлены. В 2024 году проект Hephaistos идентифицировал семь потенциальных кандидатов на сферы Дайсона среди примерно 5 миллионов каталогизированных звезд, все они связаны с красными карликами. Один был исключен после того, как было показано, что фоновую черную дыру вызвал наблюдаемый сигнал. Несколько систем-кандидатов на сферы Дайсона все еще находятся под следствием. Амири не утверждает, что какой-либо из них является фактической сферой Дайсона, и в статье это четко указано. Вместо этого исследование предлагает лучший способ отличить истинные аномалии от пылевых дисков до того, как будет использовано ценное время телескопа. Если рой Дайсона окружает звезду и переизлучает ее энергию при температурах, непохожих на температуры естественных звезд, будущие инфракрасные обзоры могут наконец обнаружить один из них.