Человечество нанесло на карту Млечный Путь лучше, чем когда-либо, с помощью Gaia ЕКА. Но спустя 1,7 миллиарда звезд сфер Дайсона все еще нет.
Возможно, величайший «святой Грааль» во всей астрономии - это поиск жизни, особенно разумной жизни, за пределами Земли. Учитывая, что жизнь возникла в изобилии и легко здесь, на нашей родной планете, и что ингредиенты для жизни есть везде, куда бы мы ни посмотрели во Вселенной, кажется предрешенным вывод, что мы не будем одиноки. Млечный Путь сам по себе насчитывает около 400 миллиардов звезд, каждая из которых имеет свою уникальную историю и шансы на возникновение жизни. Несмотря на то, насколько технологически продвинутыми стали люди, все поиски SETI оказались безрезультатными, возможно, подразумевая, что технологически развитые цивилизации общаются не так, как мы думали. Но достаточно развитая планета могла бы построить вокруг своего Солнца сферу - «сферу Дайсона», - чтобы использовать 100% своей энергии. Невероятно, но теперь у нас есть технология для их обнаружения. Если, то есть, они существуют.
Здесь, на Земле, количество доступной нам энергии определяется количеством солнечного света, падающего на поверхность нашей планеты. На расстоянии Земли от Солнца это соответствует примерно 1300 ваттам на квадратный метр, что падает примерно до 1000, если вы заставляете свет проходить через атмосферу. Если бы мы покрыли пространство над земной атмосферой солнечными панелями, мы могли бы постоянно собирать около 166 миллионов гигаватт энергии по всей Земле. Это огромное количество энергии: примерно за секунду этого количества энергии человечество может использовать на Земле в течение всего года. Но это лишь малая часть энергии, производимой Солнцем. Если нам нужно больше, есть способы сделать это.
Например, мы могли бы построить рой в космосе, чтобы собрать еще больше солнечной энергии. Представьте себе большую серию космических кораблей, движущихся по кольцу, или серию колец с большими площадями сбора. Эту энергию можно использовать для любых целей: ее можно отразить или передать обратно на Землю, ее можно использовать на месте для построения сети, окружающей Солнечную систему, или для целей межзвездной связи. Именно здесь возникла идея об инопланетных мегаструктурах , которые когда-то теоретизировались как объяснение потускнения звезды Табби - .
Однако, возможно, самой амбициозной мегаструктурой будет то, что известно как сфера Дайсона: построение оболочки вокруг звезды, которая использует всю ее энергию. Мы могли бы сделать это, просто поглотив маленькую планету, такую как Меркурий, добыв на ней железо и кислород, создав отражающую поверхность из гематита. Если бы это сделала инопланетная цивилизация, она полностью закрыла бы звезду, сделав ее практически незаметной.
По крайней мере, это было бы незаметно для телескопов видимого света, поскольку такая сфера полностью блокировала бы свет звезды. Но даже сильно отражающая поверхность должна поглощать часть энергии. И если вы поглощаете энергию с течением времени, вам приходится повторно излучать ее, чтобы поддерживать стабильную температуру. Это означает, что эта энергия должна выйти во Вселенную, даже если там нет видимого света. Как Земля ночью излучает энергию в инфракрасном диапазоне, так и сфера Дайсона излучает энергию.
Европейское космическое агентство только что выпустило огромный набор данных с самого мощного спутника, который когда-либо составлял карту и исследовал звезды Млечного Пути: Gaia. Они записали информацию о колоссальных 1,7 миллиардах звезд в нашей галактике, что позволило нам создать самую сложную трехмерную карту звезд в нашей галактике. Это не все звезды, но на порядки больше, чем когда-либо было зарегистрировано ранее, в том числе в первом выпуске данных Gaia.
Одной из замечательных вещей, которые Гайя смогла измерить, был цвет и величина очень многих звезд, от тусклых красных карликов (и даже ближайших коричневых карликов) до звездных трупов, таких как белые карлики. вплоть до звезд главной последовательности, а также гигантов и сверхгигантов, которые являются одними из самых ярких из всех. Но Gaia наблюдает не только видимый свет, но и ближний инфракрасный, а это означает, что будут обнаружены объекты, невидимые человеческому глазу. Сюда входят ультрахолодные звезды как гигантского, так и карликового типа. И, если бы они существовали, они также могли бы включать сферы Дайсона, если предположить, что у них есть определенные профили температуры/светимости. Вот классическая диаграмма «цвет-величина» слева и то, что наблюдала Гайя (ниже) справа.
Большая жирная линия, идущая от нижнего левого угла к верхнему правому, - это главная последовательность, где живут звезды, превращающие водород в гелий. В правом верхнем углу находятся звезды, находящиеся в гигантской или сверхгигантской фазе: они сжигают более тяжелые элементы и расширяются до гораздо больших размеров. Несмотря на то, что они более светящиеся, их температура ниже, потому что их энергия рассеивается по такой большой площади (фотосфере), которая излучает энергию.
Со сферой Дайсона вы в основном делаете то же самое, но для обычной или даже маломассивной звезды. Вы создаете гораздо большую площадь поверхности для выхода энергии звезды, и, следовательно, она будет излучать при гораздо более низкой температуре, но при этом вырабатывать ту же общую энергию. Инфракрасная сигнатура - это то, как мы обычно думаем об обнаружении сфер Дайсона, но у спутника Gaia есть еще одна возможность, как указала группа под руководством Эрика Закриссона: несоответствие расстояния, основанного на светимости, с расстоянием параллакса.
Когда вы делаете вывод о расстоянии на основе наблюдаемого света, а затем проводите измерение совершенно другим способом (с помощью геометрии), эти две цифры должны совпадать. Тот факт, что Гайя заметила несколько отклонений, может указывать на ряд возможностей, и инопланетные мегаструктуры, безусловно, являются одной из них. Это только человеческая природа, что наш разум стремится прямо к самому фантастическому объяснению, особенно когда на этом пути нас ждет открытие всей нашей жизни. Но самым разумным и приземленным является то, что эти интересные объекты просто не являются одиночными звездами, а имеют невидимых двойных спутников: очень частое явление в этой Вселенной. Тот факт, что нет избыточного инфракрасного излучения, необходимого для структур типа Дайсона, указывает на то, что гипотеза инопланетной мегаструктуры неверна.
Объединенный набор обсерваторий, включая космический корабль «Гайя», обладает технологией, которая, в принципе, способна обнаруживать сферы Дайсона, находящиеся на расстоянии нескольких тысяч световых лет, при условии, что они находятся на одинаковом расстоянии от Солнцеподобная звезда, что Земля от нашей. Красный карлик будет виден глазами Гайи с меньшей сферой Дайсона, удаленной примерно на сто световых лет, но гигантская или сверхгигантская звезда будет видна практически из любой точки галактики. В последнем выпуске данных было обследовано 1,7 миллиарда объектов, и Gaia может выявить строящиеся сферы Дайсона. Сопоставляя данные с другими инфракрасными обсерваториями, он мог бы даже найти завершенные сферы Дайсона, излучающие достаточно энергии. Однако на момент написания этой публикации полный набор имеющихся у нас данных указывает на отсутствие сфер Дайсона в Млечном Пути.
Но это не обязательно означает, что их нет; это просто означает, что если они и есть, то мы их еще не видели. Сферы Дайсона могут существовать на больших расстояниях, вокруг меньших звезд с более низкой энергией или иметь больший диаметр, чем способна обнаружить Гайя. Инфракрасные обсерватории, такие как WISE, также наложили на них серьезные ограничения, и обсерватории следующего поколения, которые потенциально могут обнаруживать сигнатуру отходящего тепла от такого объекта, такие как Евклид ЕКА или WFIRST НАСА, будут иметь возможность искать эти сферы Дайсона. выходит еще дальше.
Учитывая полный набор обсерваторий, изучавших небо, мы можем относительно уверенно сказать, что с большим количеством звезд, измеренных более точно, чем когда-либо прежде, мы по-прежнему не обнаружили сфер Дайсона в настоящее время. Там еще могут быть разумные инопланетяне, строящие обширные транспланетарные империи для сбора и использования как можно большего количества энергии, но доказательств их существования пока нет. Пока не будут получены такие экстраординарные доказательства, есть только один разумный вывод: наша галактика, насколько мы можем судить, кажется лишенной этих желанных инопланетных мегаструктур.
Примечание: эта история была обновлена по сравнению с ее первоначальной формой, чтобы включить исправление, согласно которому 1,7 миллиарда звезд, измеренных/выпущенных Gaia, еще не были полностью проанализированы на предмет возможных корреляций со средним или дальним ИК-диапазоном. данные, которые еще могут выявить сферы Дайсона. Итан Сигел сожалеет о любых недоразумениях, которые это могло вызвать.