Fysikere beskriver ny klasse af Dyson-sfæren

Tilbage i 1960 udgav fysikeren Freeman Dyson et usædvanligt papir i tidsskriftet Videnskab med titlen Søgning efter kunstige stjernekilder til infrarød stråling. I den skitserede han en hypotetisk struktur, der fuldstændig indkapsler en stjerne for at fange dens energi, som siden er blevet kendt som en Dyson-sfære.

Grundtanken er, at alle teknologiske civilisationer kræver stadigt større energikilder. Når energien fra deres hjemmeplanet er blevet fuldstændig opbrugt, er den næste åbenlyse kilde moderstjernen. Så en sådan civilisation vil sandsynligvis bygge en skal omkring sin stjerne, der fanger den energi, den producerer.

Selvfølgelig skal en sådan kugle også udstråle den energi, den absorberer, og dette ville frembringe en særlig signatur i den infrarøde del af spektret. En sådan kilde til infrarød stråling ville være fuldstændig ulig enhver naturligt forekommende kilde og ville således give en unik måde at spotte på, såsom avanceret civilisation.

Fordi sollignende stjerner synes at være de mest oplagte hjem for avancerede civilisationer, har de fleste undersøgelser af Dyson-sfærer fokuseret på de egenskaber, disse slags systemer ville have, når de bygges inden for den beboelige zone i en afstand på omkring 1 astronomisk enhed.

Disse undersøgelser har dog afsløret velkendte begrænsninger. Sådanne kugler har tendens til at være ustabile og kræver enorme mængder materiale at bygge. Men mest problematisk af alt, noget eller nogen på overfladen af ​​disse sfærer ville opleve lave niveauer af tyngdekraft, et problem, der ikke let kunne løses med kendt fysik.

I dag definerer Ibrahim Semiz og Salim Ogur ved Bogazici Universitet i Tyrkiet en helt ny klasse af Dyson-sfæren. I stedet for at tænke på en kugle omkring en sollignende stjerne, overvejer Semiz og Ogur en kugle bygget op omkring en hvid dværg.

De siger, at en sådan sfære ville undgå nogle af de mest alvorlige problemer, og at der er gode argumenter for at tro, at de kan være mere almindelige end dem, Dyson oprindeligt forestillede sig.

Semiz og Ogur begynder med at diskutere de fleste stjerners livscyklus. Stjerner tilbringer det meste af deres liv på et stadium af deres livscyklus kendt som hovedsekvensen. Når de bliver ældre, svulmer de dog op, og temperaturen i deres ydre atmosfære afkøles, da de bliver til røde kæmper.

Til sidst eksploderer disse røde kæmper og efterlader enten et sort hul, en neutronstjerne eller en hvid dværg. Hver stjerne med en masse mindre end omkring fire gange vores sols er bestemt til denne sidste mulighed. Så som tiden går, burde en betydelig del af stjernerne i universet være hvide dværge.

Semiz og Ogur hævder, at enhver civilisation, der udvikler sig i løbet af sin sols hovedsekvens og derefter finder en måde at overleve de røde kæmpe- og supernovastadier på, sandsynligvis også vil finde en måde at skabe en Dyson-sfære omkring den overlevende hvide dværg. Af den grund antyder de, at disse stjerner kan være mere tilbøjelige til at være vært for en sådan struktur.

Hvad mere er, en hvid dværg er en bedre vært for en Dyson-sfære. Semiz og Ogur påpeger, at den beboelige zone omkring en hvid dværg er tættere på stjernen, så en sådan kugle ville være mindre. De beregner, at en en meter tyk kugle bygget i den beboelige zone omkring en hvid dværg ville kræve omkring 10^23 kg stof, bare lidt mindre end vores månes masse.

Og fordi kuglen er mindre, ville tyngdekraften, som enhver på overfladen ville opleve, også være stærkere, næsten jordlignende. Det gør denne slags Dyson-sfærer til ideelle hjem for teknologisk avancerede civilisationer med mindst en forbigående lighed med vores egen.

Der er dog en tilsyneladende ulempe. Da hvide dværge udsender mindre energi end sollignende stjerner, ville en Dyson-kugle omkring én være meget mindre lysende. Og det ville gøre det sværere at opdage. Så hvis nogen civilisationer i Mælkevejen har nået dette stadie, vil det være meget sværere for os at få øje på dem.

Det er en interessant forlængelse af de mange analyser på Dyson-sfærer, der allerede er afsluttet. Og hvis den kortlægger en potentiel fremtid for menneskeheden, har vi i det mindste tid på vores hænder. Solen vil til sidst svulme op og danne en rød kæmpe og i sidste ende eksplodere og efterlade en hvid dværg, men vi har omkring fem milliarder år til at komme med en overlevelsesplan.

Ref: arxiv.org/abs/1503.04376 : Dyson-sfærer omkring hvide dværge

skjule