Najchladnejšie „hviezdy“ v galaxii môžu byť v skutočnosti obrie stavby mimozemšťanov
Vedci ukázali, ako by Dysonova sféra zmenila hviezdu na extrémne chladný infračervený zdroj a podľa čoho by ju astronómovia spoznali.
Astronómovia už roky hľadajú objekty, ktoré vyžarujú podozrivo veľa infračerveného žiarenia. Väčšinu anomálií napokon vysvetlí prach, vzdialená galaxia alebo nepresné meranie. Nová štúdia však opisuje, kde by sa na hviezdnych mapách mohla ukrývať úplná Dysonova sféra, obria stavba zachytávajúca prakticky všetku energiu svojej hviezdy. Na tému upozornil server universetoday.com.
Amirnezam Amiri z Arkansaskej univerzity vytvoril teoretický model teploty, svietivosti a infračerveného podpisu takejto megaštruktúry. Práca sa sústredila na biele a červené M-trpaslíky.
Myšlienku predstavil fyzik Freeman Dyson už v roku 1960 ako spôsob, ako spoznať civilizáciu s obrovskou spotrebou energie. Dnes sa častejšie hovorí o Dysonovom roji, teda množstve kolektorov okolo hviezdy. Amiriho štúdia však pracuje so zjednodušeným modelom úplnej sféry, ktorá zachytí celý energetický výkon hviezdy.
Dysonova sféra by hviezdu presunula tam, kde žiadna prirodzená nepatrí
Výskumník použil Hertzsprungov-Russellov diagram, ktorý porovnáva teplotu a svietivosť hviezd. Každý bežný typ hviezdy má na ňom svoje miesto. Úplná Dysonova sféra by však systém posunula hlboko do oblasti veľmi nízkych teplôt.
Sféra by pohltila svetlo hviezdy a zachytenú energiu využila. Tá však nemôže zmiznúť. Napokon by sa dostala späť do vesmíru ako odpadové teplo, teda prevažne v infračervenom spektre. Celková svietivosť by zostala rovnaká ako výkon pôvodnej hviezdy, zmenilo by sa však spektrum.
Neprehliadni
Čím väčší polomer sféra má, tým nižšia je jej rovnovážna teplota. Ak sa polomer zväčší štvornásobne, teplota klesne približne na polovicu. Pri modelovom červenom trpaslíkovi vyšla sfére s polomerom 0,5 au teplota približne 157 kelvinov. Pri 1 au klesla na 111 kelvinov a pri 5 au na necelých 50 kelvinov, teda asi −223 stupňov Celzia. Sféra s polomerom 10 au by mala približne 35 kelvinov. Hodnota 50 kelvinov preto platí len pre konkrétny model s polomerom 5 au.
Žiadna normálna hviezda nemá povrchovú teplotu len 50 kelvinov. Rovnaký infračervený signál však môže vytvoriť chladný prach, planéta, hnedý trpaslík alebo vzdialená galaxia. Nezvyčajná poloha na diagrame by bola dôvodom na ďalšie pozorovanie, nie dôkazom mimozemskej technológie.
Hviezda, ktorá môže civilizácii dodávať energiu dlhšie než existuje vesmír
Červení trpaslíci tvoria väčšinu hviezd v Mliečnej ceste a svoje jadrové palivo spaľujú mimoriadne pomaly. Niektoré môžu svietiť bilióny rokov, teda oveľa dlhšie, než doteraz existuje vesmír. Pre civilizáciu, ktorá chce prežiť miliardy či bilióny rokov, by bol takýto zdroj energie mimoriadne cenný.
Obytná zóna červených trpaslíkov leží približne 0,05 až 0,3 au od hviezdy. Vo výpočtoch sfér však autori pracovali s väčšími vzdialenosťami, od 0,5 do 10 au. Keďže tieto hviezdy svietia slabšie než Slnko, umelý infračervený podpis by sa pri nich mohol hľadať ľahšie.
Pri bielych trpaslíkoch by sa umelé teplo skrývalo ťažšie
Biele trpaslíky sú kompaktné pozostatky hviezd podobných Slnku. Veľkosťou sa približujú Zemi a ich polomer môže predstavovať približne jedno percento polomeru pôvodnej hviezdy. Jadrová fúzia v nich už neprebieha, no ešte miliardy rokov vyžarujú nahromadené teplo.
Teoreticky by sa okolo nich dala postaviť kompaktnejšia sféra vzdialená od povrchu len niekoľko miliónov kilometrov. Spotrebovala by menej materiálu než konštrukcia okolo hviezdy podobnej Slnku. Štúdia však nedokazuje, že pevnú sféru možno postaviť alebo udržať stabilnú.
Pre astronómov je dôležité najmä to, že spektrum bieleho trpaslíka býva pomerne jednoduché. Jeho chladnutie dokážu vedci dobre modelovať, preto by nečakaný infračervený prebytok vystúpil z pozadia výraznejšie. Okolo bielych trpaslíkov sa však môžu nachádzať aj prachové disky a zvyšky planetárnych systémov.
Prach by zanechal stopu. Dysonova sféra by mala žiariť príliš čisto
Teplý prach zanecháva v spektre široký silikátový emisný prvok približne pri vlnovej dĺžke desať mikrometrov. Idealizovaná Dysonova sféra by namiesto toho vytvárala hladké žiarenie podobné čiernemu telesu bez výrazných stôp pevných prachových častíc.
Podozrivá by bola až kombinácia viacerých znakov: potlačené viditeľné svetlo, výrazné infračervené žiarenie a hladké spektrum bez typického podpisu prachu. Vedci by však stále museli vylúčiť galaxie v pozadí, prachové disky a ďalšie prirodzené zdroje.
Realistickejší Dysonov roj by mohol pri prechodoch kolektorov pred hviezdou spôsobovať nepravidelné poklesy jasu. Amiriho výpočty to nemodelujú a podobné výkyvy dokáže vytvoriť aj prach či úlomky planét.
Sedem podozrivých hviezd vyzeralo nádejne. Potom do hry vstúpili galaxie v pozadí
Na hľadanie podobných objektov sa už používajú dáta infračerveného teleskopu WISE. V roku 2024 výskumníci z projektu Hephaistos prešli približne päť miliónov zdrojov a vybrali sedem červených trpaslíkov na ďalšie pozorovanie. Neoznačili ich však za potvrdené Dysonove sféry.
Neskoršie analýzy odhalili, aké ľahké je nechať sa oklamať. Za niektorými hviezdami sa nachádzajú horúce galaxie zahalené prachom alebo aktívne galaktické jadrá. WISE ich pri svojom rozlíšení nedokáže vždy oddeliť od hviezdy v popredí, takže žiarenie dvoch objektov sa zleje do jedného bodu.
Jeden z pôvodných kandidátov vedci vyradili po tom, čo anomáliu vysvetlil vzdialený aktívny galaktický objekt. Zvyšné zdroje zatiaľ zostávajú nevysvetlenými anomáliami.
James Webb preverí najmä teplejšie objekty
Vesmírny teleskop Jamesa Webba môže infračervené zdroje rozložiť na spektrum a ukázať, či astronómovia pozorujú hladké tepelné žiarenie alebo prirodzený prach.
Najchladnejšie modelové sféry však vyžarujú väčšinu energie vo vzdialenej infračervenej oblasti. Objekt s teplotou približne 50 kelvinov má maximum žiarenia okolo 58 mikrometrov, čo leží za hlavným rozsahom Webbovho prístroja MIRI. JWST preto nebude univerzálnym detektorom Dysonových sfér, no môže preveriť bližších a teplejších kandidátov.
Amiriho práca neukazuje na konkrétnu mimozemskú civilizáciu. Dáva astronómom presnejší obraz toho, čo sa oplatí preveriť. Ak raz nájdu zdroj s vhodnou svietivosťou, extrémne nízkou teplotou, hladkým spektrom a bez prachu či galaxie v pozadí, zostane otázka: pozerajú sa na ďalší trik prírody, alebo na technológiu, ktorá obklopila celú hviezdu?
