Инопланетные сферы Дайсона действительно могут существовать — но только в звездных системах одного типа

Можно ли построить сферу Дайсона, которая не будет катастрофически нестабильной? Новое исследование отвечает: да, но только в звездных системах определенного типа.

Сферы Дайсона — гипотетические мегаструктуры, которые развитые внеземные цивилизации могли бы использовать, чтобы окружить звезду и собирать ее энергию — страдают от фатального недостатка: они катастрофически нестабильны. Но один инженер утверждает, что нашел способ стабилизировать эти структуры — и для этого требуется всего лишь две звезды.

В 1960-х годах физик и эрудит Фримен Дайсон придумал идею этих названных в его честь сфер. Он предположил, что достаточно развитое общество будет испытывать сильную потребность в жизненном пространстве и энергии. И если бы оно было достаточно предприимчивым, то смогло бы решить обе задачи, разобрав на части планету и превратив ее в огромную сферическую оболочку. Эта сфера окружала бы звезду, обеспечивая площадь поверхности, равную миллиардам планет, и улавливая колоссальные объемы звездной энергии.

Дайсон рассчитал, что оболочка, созданная из планеты массой с Юпитер, могла бы полностью окружить Солнце примерно на орбите Земли. Однако гравитация внутри полой оболочки взаимно компенсируется, а значит, ничто не удерживает ее у звезды. Звезда и сфера могут свободно двигаться независимо друг от друга, и это означает, что рано или поздно звезда, окруженная сферой Дайсона, просто столкнется с ней, разрушив ее.

В статье, опубликованной 29 января в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Колин Макиннес, инженер из Университета Глазго, нашел способ теоретически стабилизировать сферу Дайсона. Секрет в том, что для этого необходима система как минимум с двумя звездами.

В поисках стабильных сфер Дайсона

Макиннес начал с поиска точек в двойной звездной системе, которые могли бы обеспечить стабильное положение сферы Дайсона — такое, при котором сфера оставалась бы на месте, а действующие на нее гравитационные силы были бы равномерными. Он обнаружил одну такую конфигурацию: сфера окружает обе звезды. Однако это состояние оказалось лишь умеренно стабильным и, вероятно, столкнулось бы с той же проблемой, что и в случае с одиночной звездой.

Еще одна стабильная точка возникает, когда сфера вращается по собственной орбите, не окружая ни одну из звезд. Хотя это может быть полезно для создания форпостов или космических станций, такой вариант не дает преимуществ в сборе энергии, которые обеспечивает полное окружение звезды.

Однако Макиннес все же нашел одну стабильную — и полезную — конфигурацию. Она возможна только в двойных системах, где одна звезда значительно меньше другой. В этом конкретном случае сфера Дайсона может окружать меньшую из двух звезд. Движение этой меньшей звезды действует как гравитационный якорь, удерживая сферу Дайсона на той же орбите вокруг большей звезды и предотвращая катастрофическое столкновение.

У этого решения есть несколько важных оговорок. Масса меньшей звезды не должна превышать примерно одну десятую массы ее более крупного компаньона, иначе точка гравитационной стабильности исчезает. Кроме того, сфера должна быть чрезвычайно легкой и тонкой по сравнению со звездами, в противном случае ее собственное гравитационное влияние вмешается в динамику системы и разрушит стабильность.

И, разумеется, этот анализ не учитывает никаких практических инженерных аспектов, таких как напряжения и нагрузки, которые могла бы испытывать сфера, или то, как вообще построить подобную структуру.

Хотя маловероятно, что человечество построит сферу Дайсона в далеком будущем — если это вообще когда-нибудь случится — данное исследование помогает сориентировать поиски внеземных цивилизаций. Предположительно, достаточно развитая цивилизация пришла бы к такому же выводу перед строительством собственной сферы Дайсона, а значит, нам не следует искать их вокруг одиночных звезд.

Вместо этого ученые могли бы искать крупные, яркие звезды, рядом с которыми наблюдается диффузное инфракрасное излучение — характерный признак утечки тепла от сферы Дайсона, окружающей меньшую звезду-компаньона.