Энергетическое воровство галактического масштаба или как обнаружить техносигнатуры инопланетян по замедлению звезд

Поиски внеземного разума десятилетиями опирались на идею гигантских инженерных сооружений, поглощающих свет светила и выдающих себя инфракрасным излучением. Поисковый алгоритм зарегистрировал необычные техносигнатуры инопланетян, связанные не с поглощением света, а с извлечением вращательной энергии звезд.

Как новые техносигнатуры инопланетян меняют концепцию поиска разумной жизни

Классическая концепция сферы Дайсона, сформулированная Фрименом Дайсоном еще в 1960 году, строилась на простом физическом законе: любая высокоразвитая цивилизация, перехватывающая значительную часть излучения своего светила, неизбежно генерирует огромное количество отработанного тепла. Поиски подобного избыточного инфракрасного свечения проводились инфракрасными орбитальными обсерваториями от IRAS до WISE и Gaia. Результат многолетних наблюдений оказался нулевым, что в очередной раз напомнило о знаменитом парадоксе Ферми.

Светимость — далеко не единственный энергетический резервуар, которым располагает звезда. Вращательный момент светила содержит колоссальный запас кинетической энергии. Например, кинетическая энергия вращения Солнца составляет примерно 2,3 x 10³⁵ Джоулей.

Исследователь Шахин Торлакчик из Анкары предложил концепцию под названием Stellar J-Harvesting (SJH) — преднамеренный отбор вращательного момента звезды высокоразвитой инженерией. Вектор поиска технологических следов расширяется сразу до трех независимых осей:

• L-harvesting: перехват светимости (классические сферы Дайсона);
• M-harvesting: извлечение звездного вещества (так называемый «старлифтинг»);
• J-harvesting: отбор вращательного момента движения.

Математика тихого отбора энергии

Главное преимущество отбора вращательного момента заключается в том, что такая технология не требует перекрытия диска звезды материальными конструкциями размером в сотни миллионов километров. Вторичный тепловой выброс от подобного процесса оказывается настолько слабым, что остается совершенно невидимым для всех современных инфракрасных телескопов.

Если цивилизация отбирает долю f от кинетической энергии вращения, то период обращения звезды неизбежно увеличивается по строгому закону:

Чтобы зафиксировать такой процесс, цивилизации пришлось бы работать на мощности порядка 10¹⁸ Ватт на протяжении миллиарда лет. При отборе 50% энергии вращения Солнца за миллиард лет средняя выделяемая мощность составит 10¹⁸ Ватт, что примерно в 100 миллионов раз слабее полной светимости Солнца. На типичном для наблюдений телескопа Kepler расстоянии около 3260 световых лет (1 килопарсек) этот тепловой поток оказывается значительно ниже порога чувствительности орбитальных сенсоров.

Три инженерных сценария торможения светила

Теоретически существует несколько физических каналов, через которые гипотетическая цивилизация могла бы «подключиться» к вращающейся звезде:

• Магнитный трос. Проводящая конструкция, развернутая в звездном ветре, может извлекать вращательный момент через альфвеновские волны. Это работает как искусственное усиление естественного магнитного торможения звезды. Основное выделение тепла происходит в виде омических потерь и коротковолнового ультрафиолетового или рентгеновского излучения.
• Орбитальный маховик. Гигантское кольцо или система маховиков массой порядка 10²² килограммов (что сопоставимо с массой Плутона), размещенная на расстоянии около 150 миллионов километров от звезды, может обмениваться угловым моментом с магнитосферой светила посредством силы Лоренца. Тепловой сброс при этом будет умеренным — в диапазоне от минус 70 до плюс 130 градусов Цельсия.
• Синхротронная излучательная решетка. Распределенная сеть ускоряющих структур в звездном ветре разгоняет заряженные частицы и генерирует анизотропное синхротронное излучение. Уносящий энергию и импульс фотонный поток создает тормозящий момент. Этот сценарий оставляет уникальный вторичный след в виде аномального радиоизлучения, которое можно проверить с помощью радиоинтерферометров VLA или LOFAR.

Фильтрация данных телескопа Kepler

Астрономы часто оценивают возраст и скорость вращения звезд через гирохронологию. Однако когда сам возраст рассчитывается на основе периода вращения, возникает замкнутый круг. Чтобы избежать этой логической ловушки, в исследовании применили локальный популяционный анализ: сравнивалось вращение конкретной звезды со светилами аналогичного цвета и поверхностной гравитации.

Из первоначальной выборки в 32 039 звезд космического телескопа Kepler после применения восьми жестких фильтров отсева осталась чистая группа из 6 725 звезд спектральных классов F, G и K главного последовательности.

Алгоритм отсеивал естественные ложные срабатывания по следующим критериям:

1. Исключены холодные красные карлики (M-карлики) и горячие звезды классов A/F из-за разницы в устройстве конвективных зон.
2. Исключены субгиганты, которые естественным образом замедляют вращение при расширении.
3. Отсеяны звезды, прошедшие стадию главного последовательности.
4. Исключены объекты с низкой металличностью (содержанием элементов тяжелее гелия ниже минус 0,5), так как они слабее тормозятся магнитным Полем и медленно вращаются от природы.
5. Исключены системы с видимыми спутниками в радиусе 4 угловых секунд по данным космического телескопа Gaia.
6. Удалены объекты с признаками двойственности по каталогам Бергера.
7. Исключены звезды с невязками астрометрического решения (показатель RUWE выше 1,2).
8. Исключены объекты с фотометрической переменностью более 5000 ppm, чтобы исключить затменные и эллипсоидальные двоичные системы.

Результаты поиска и астрофизическая разгадка

В очищенной выборке из 6 725 звезд не нашлось ни одного объекта с отклонением периода более пяти стандартных отклонений (>5σ). Однако две звезды показали отклонение выше уровня 4σ:

• KIC 6606183: звезда типа Солнца возрастом около 1 миллиарда лет с периодом вращения 61 день (вместо ожидаемых 5–10 дней).
• KIC 9834255: звезда возрастом 2 миллиарда лет с периодом вращения 65 дней (вместо ожидаемых 5–10 дней).

Если бы эти сигналы объяснялись отбором вращательной энергии, цивилизации пришлось бы извлечь более 95% всей кинетической энергии вращения звезд.

Детальный анализ данных третьей публикации каталога Gaia (Gaia DR3) показал, что формально пройденные фильтры пропустили природные явления из-за пропусков в исходных каталогах:
У звезды KIC 6606183 показатель металличности в новых данных оказался равен минус 0,60, что ниже установленного порога. Кроме того, астрометрический шум на уровне 9,4σ указывает на наличие невидимого близкого компаньона. У звезды KIC 9834255 зафиксировано шесть слитных транзитов в спектрофотометре Gaia, что также свидетельствует о наличии близкого фонового объекта или неразрешенной двойной системы.

Обе звезды с высокой вероятностью являются обычными двойными системами или звездами с низкой металличностью. Авторы исследования справедливо не заявляют об открытии и устанавливают верхнее ограничение на распространенность сильных сигналов отбора вращательного момента: не более 4,5 на 10 000 звезд (f_SJH< 4,5 x 10^-4).

Перспективы поиска скрытых цивилизаций

Предложенная методика доказала свою эффективность. В отличие от традиционных поисков сфер Дайсона, требующих специальных инфракрасных космических телескопов, выявление техносигнатур инопланетян через анализ вращательного момента можно проводить по уже существующим и будущим каталогам stellar-rotation. С выходом новых релизов данных миссии Gaia (DR4) и запуском обсерватории имени Веры Рубин ученые получат миллионы точно измеренных периодов вращения звезд, что позволит проверить гипотезу на значительно большей выборке.

Поддержать нас на Boosty
Поддержать нас на Дзен

FAQ: Часто задаваемые вопросы

Источник: Arxiv.org — Stellar J-Harvesting: a novel angular momentum technosignature and first
search in the Kepler field

Читайте также: Ошибка Кардашёва: почему бесконечный рост энергии уничтожит цивилизацию раньше, чем мы построим сферу Дайсона