Могут ли сферы Дайсона скрывать недостающую массу Вселенной?

Короткий ответ: почти наверняка нет. Куда интереснее, почему вообще возникла эта мысль. Поиски “недостающей массы” во Вселенной так часто оказывались тщетными, что ученые стали всерьез рассматривать самые экзотические предположения. Как говорил Шерлок Холмс: “Отбросьте все невозможное, то, что останется, и будет ответом, каким бы невероятным он ни казался”. 

В нашем случае проверяются многие невероятные идеи, чтобы окончательно убедиться в их невозможности. Одна из таких идей – сферы Дайсона. Существуют веские основания полагать, что эти гипотетические сферы не являются той материей, которую мы ищем. Давайте разберемся, почему.

Во-первых, что такое сфера Дайсона?

Планеты получают лишь крошечную часть энергии Солнца, остальная часть рассеивается в космосе. В 1937 году писатель-фантаст Олаф Стэплдон в своей книге “Создатель звезд” описал сверхразвитую цивилизацию, жаждущую энергии. Книга вдохновила физика Фримена Дайсона предложить идею, что такие цивилизации могли бы строить в космосе гигантские тонкие конструкции для захвата большей части энергии своих звезд, в конечном итоге частично или полностью окружая их. 

Дайсон отметил, что такие структуры блокировали бы видимый свет звезды для сторонних наблюдателей, но излучали бы в инфракрасном диапазоне. Следовательно, поиск внеземных цивилизаций можно было бы вести, ища спектры с преобладанием инфракрасного излучения. Идея захватила воображение многих и получила новую волну популярности в 2015 году, когда было обнаружено загадочное поведение звезды KIC 8462852 (также известная как звезда Табби). 

KIC 8462852 демонстрирует значительные провалы в яркости с нерегулярными интервалами, слишком большие, чтобы быть результатом прохождения планет. Появилось множество предположений, что наблюдаемое поведение может быть вызвано частично построенной сферой Дайсона, и у звезды появилось новое прозвище – “Звезда с мегаструктурой инопланетян”.

сферы дайсона
Если сферы Дайсона существуют, они, скорее всего, будут похожи на эту концепцию художника, а не на полностью замкнутое пространство, что исключает их как объяснение недостающей массы Вселенной.

Что такое недостающая масса?

На самом деле существует два вида массы, которые наши исследования не могут обнаружить. Наиболее известная из них – темная материя, необходимая для объяснения движения галактик в соответствии с законами гравитации. Второй вид недостающей массы – это более обычная материя, вероятно, состоящая в основном из водорода и гелия, в отличие от темной материи, которая, скорее всего, состоит из экзотических частиц. 

Когда астрономы говорят о “недостающей массе”, они имеют в виду именно этот второй вид. Мы знаем, что эта материя состоит из обычных элементов, потому что данные, полученные вскоре после рождения Вселенной, позволяют рассчитать, сколько обычной материи должно быть во Вселенной сегодня. Но, осматривая окрестности, мы видим только около двух третей от этого количества. Этого вида массы недостает гораздо меньше, чем темной материи, но все же это огромное количество. Среди объяснений – гигантские нити газа, протянувшиеся между галактиками.

Так могут ли сферы Дайсона объяснить любой из видов недостающей массы?

К сожалению, почти наверняка нет. Как только ученые остыли от идеи крутизны сфер Дайсона и перестали фантазировать о жизни внутри чего-то столь грандиозного, физики обратились к практической стороне вопроса. И оказалось, что полные сферы Дайсона просто лишены смысла. Материал для сферы Дайсона нужно откуда-то брать. Маловероятно, что даже самая развитая цивилизация смогла бы собрать вещество своей звезды и превратить его во что-то твердое. 

А если бы они и смогли, им, вероятно, уже не нужна была бы энергия звезды. Следовательно, материал для сферы должен был бы быть взят из планет, лун и астероидов. В некоторых звездных системах на орбитах больше массы, чем в нашей, в других – меньше. Но нет никаких оснований полагать, что наша система необычайно легкая в этом отношении. Это означает, что в самой сфере не было бы так уж много массы, даже если бы использовался каждый клочок твердого материала планетной системы. 

сферы дайсона
Популярное, но почти наверняка неверное представление о сфере Дайсона – это сфера, которая неуклонно наращивается, пока звезда не будет окружена полной сферой.

Если бы вопрос был сформулирован так: “Может ли материал в сферах Дайсона быть настолько огромным, что он составляет значительную часть недостающей массы?”, то пришлось бы объяснить, откуда эта масса взялась. Маловероятно, что практично было бы прочесывать пространство между звездами в поисках планет-изгоев или других источников материала для солнечных панелей. 

Другой способ интерпретации вопроса: “Может ли быть так, что миллиарды звезд окружены сферами Дайсона, которые поглощают весь их свет, поэтому мы их не видим, и, таким образом, галактика на самом деле гораздо плотнее усеяна звездами, чем мы думаем?” Именно это люди обычно и имеют в виду. Однако, учитывая количество твердого материала в Солнечной системе, любая полностью замкнутая сфера должна быть очень тонкой. Настолько тонкой, что она была бы гравитационно неустойчивой. 

Единственный способ избежать катастрофы – использовать огромное количество энергии, что делает всю эту идею невыгодной. Если сферы Дайсона и существуют, то они очень неполные: либо это тонкие “кольца Дайсона”, либо сети отдельных элементов, собирающие не более нескольких процентов света звезды. Их иногда называют “роем Дайсона”. Если бы вокруг звезды вращался рой Дайсона, мы бы видели ее, но с редкими провалами в яркости, когда часть роя проходила бы между нами и звездой – гипотетическая ситуация, прославившая KIC 8462852. 

Были обнаружены десятки звезд, с которыми такое могло бы происходить, хотя более вероятны другие объяснения. В подобном случае звезда не исчезала бы надолго. Следовательно, наши оценки количества звезд в галактике не были бы сильно ошибочными. Любой небольшой недоучет мог бы объяснить лишь незначительную часть недостающей массы. Даже если бы полная сфера Дайсона была построена, ее неотъемлемым свойством было бы излучение в инфракрасном диапазоне. 

Дайсон хотел, чтобы мы искали именно такой инфракрасный сигнал. Телескоп “Джеймс Уэбб” и несколько других инфракрасных телескопов не могут охватить все небо, поэтому они могли и пропустить несколько таких источников. Однако, если бы они были достаточно распространены, чтобы решить загадку недостающей массы, мы бы уже их увидели.

Читайте также: Сфера Дайсона сможет воскресить всех умерших

planet 01 1
zemlya 01
mars 01 3
galaktik 01
vremeni 03
Астрономы опять хотят переписать определение планеты
Астрономы опять хотят переписать определение планеты
Земля замедляется: дни становятся длиннее из-за таяния ледников
Земля замедляется: дни становятся длиннее из-за таяния ледников
Марсианские пчелы: НАСА планирует запустить рой мини-роботов на Красную планету
Марсианские пчелы: НАСА планирует запустить рой мини-роботов на Красную планету
Одни ли мы в Галактике? Похоже, что да
Одни ли мы в Галактике? Похоже, что да
Путешествие во времени становится реальностью: квантовый сенсор позволяет заглянуть в прошлое
Путешествие во времени становится реальностью: квантовый сенсор позволяет заглянуть в прошлое
previous arrow
next arrow
Поделиться

Добавить комментарий