С тех пор как физик Фриман Дайсон впервые предложил эту концепцию в 1960 году, «сфера Дайсона» стала святым Граалем для охотников за техносигнатурами. Считается, что высокоразвитая цивилизация могла бы построить «сферу» (или, согласно нашему более современному пониманию, «рой» из более мелких компонентов) вокруг своей звезды, чтобы собирать (почти) всю её энергию. Мы знаем, по крайней мере теоретически, что такой рой может существовать — но как бы он выглядел на самом деле, если бы мы смогли его наблюдать? Новая статья, доступная в препринте на arXiv и скоро выходящая в журнале Universe, написанная Амирнезамом Амири из Университета Арканзаса, исследует этот вопрос — и в процессе раскрывает типы звёзд, вокруг которых наиболее вероятно найти такие рои.
Возможно, неудивительно, что один из таких типов звёзд — красные карлики. Это самый распространённый тип звёзд в Млечном Пути; они сжигают своё ядерное топливо невероятно медленно, что делает их чрезвычайно долгоживущими. Их предполагаемый срок жизни составляет триллионы лет — гораздо дольше, чем нынешний возраст Вселенной, — при этом они относительно малы по сравнению с нашим Солнцем. Рой Дайсона можно было бы построить на расстоянии от 0,05 до 0,3 а.е. от поверхности подобной звезды с относительно низкими затратами на материалы.
Белые карлики, пожалуй, ещё более выгодны с точки зрения затрат на материалы и представляют собой второй тип звёзд, за которыми стоит следить. Это компактные мёртвые остатки звёзд, подобных нашему Солнцу, которые сжались до невероятно малых размеров — примерно до 1 % от первоначального радиуса. В этом сценарии рой Дайсона можно построить всего в нескольких миллионах километров от поверхности звезды, что значительно облегчает инженерную задачу по созданию сверхмассивной конструкции вокруг более крупной звезды. Кроме того, они стабильно излучают энергию в течение миллиардов лет, фактически создавая эффективный долговечный источник энергии.
Но как же на самом деле выглядели бы звёзды, окружённые такими мегаструктурами? Астрономы обычно используют такую технику, как диаграмма Герцшпрунга — Рассела (Г—Р), для классификации звёзд по их температуре и светимости. Однако, поскольку сфера Дайсона блокировала бы весь естественный свет звезды, это полностью изменило бы место, которое она занимала бы на диаграмме. Энергия не может ни создаваться, ни уничтожаться, поэтому сама сфера должна излучать в пространство точно такое же количество излучения, какое звезда вкладывает в неё. Просто она будет делать это в виде тепла — то есть инфракрасного излучения. Таким образом, сферу Дайсона действительно можно рассматривать как оболочку, которая поглощает свет звезды, использует эту энергию для полезных целей, а затем излучает её в виде тепла.
При этом она полностью смещает положение звезды на диаграмме вправо — туда, где отображаются звёзды с более низкими температурами. Сама светимость при этом не меняется, она просто смещается в инфракрасный диапазон, и поскольку на диаграммах Г—Р используется болометрическая светимость (т.е. светимость по всему спектру), она будет отображаться на диаграмме на том же вертикальном уровне, что и её звезда-хозяйка, будь то красный или белый карлик.
Но главное заключается в том, насколько дальше вправо сместилась бы эта звезда. Типичный красный карлик, занимающий нижний правый угол диаграммы Г—Р, имеет температуру поверхности около 3000 К. Температура сферы Дайсона, окружающей такую звезду, снизилась бы до 50 К — то есть стала бы на два порядка ниже. В этой области нет естественных звёзд, что делает любой подобный объект весьма интересным в качестве потенциального кандидата на рой Дайсона.
Ещё одним фактором, повышающим вероятность того, что объект является роем Дайсона, является отсутствие пыли. Звезда без сферы Дайсона обычно демонстрирует спектральную линию излучения силикатов, которая обычно ассоциируется с пылевыми дисками. Однако вокруг радиаторных панелей нет пыли, поэтому они будут выглядеть удивительно «чистыми» для спектрографа, наблюдающего за ними.
Стоит отметить одно важное обстоятельство: в методологии «роя» между некоторыми солнечными коллекторами, вероятно, будут промежутки, или толщина в определённых частях роя может быть разной. Это сделано для того, чтобы требования к материалам были физически выполнимы — современные расчёты показывают, что даже при относительно небольших радиусах фактическая полная сфера Дайсона физически невозможна. В случае наличия таких небольших промежутков звезда вела бы себя чрезвычайно непредсказуемо, демонстрируя неестественные кривые блеска при вращении структуры.
Поскольку инфракрасное излучение является специализацией «Уэбба», он идеально подходит для наблюдения за подобными структурами. Однако даже более старые телескопы, такие как WISE, активно используются для их поиска. В мае 2024 года в статье, посвящённой работе проекта «Гефест», было выделено семь вероятных кандидатов на роль сферы Дайсона (все — красные карлики) из каталога, насчитывающего 5 миллионов звёзд. Один из них был исключён из числа возможных источников, так как на фоне вокруг звезды находилась сверхмассивная чёрная дыра, идеально совпадающая с ней по положению, что объяснило аномальные показания. Но это всё равно оставляет ещё шесть потенциальных кандидатов, которые заслуживают более тщательного наблюдения. Новая статья добавит ещё один пункт в список, которым пользуются астрономы для того, чтобы однажды найти одну из этих неуловимых техносигнатур.
