Сферы Дайсона действительно могут существовать — но есть один нюанс

Сферы Дайсона — гипотетические мегаструктуры, которые развитые инопланетные цивилизации могли бы использовать для того, чтобы окружить звезду и использовать её энергию, — страдают от одного фатального изъяна: они катастрофически нестабильны. Однако инженер утверждает, что нашёл способ стабилизировать эти структуры — и всё, что для этого нужно, это две звезды.

Что такое сфера Дайсона?

В 1960-х годах физик и универсальный учёный Фримен Дайсон предложил идею этих одноимённых сфер. Он предположил, что достаточно развитое общество будет испытывать неутолимую потребность в пространстве для жизни и источниках энергии. И если такая цивилизация окажется достаточно трудолюбивой, она сможет решить обе задачи, разобрав планету и превратив её в гигантскую сферическую оболочку.

Эта сфера будет окружать звезду, обеспечивая поверхность, сравнимую с миллиардами планет, и поглощать огромное количество солнечной энергии.

Дайсон рассчитал, что оболочка, построенная из планеты с массой Юпитера, может полностью окружить Солнце на расстоянии, примерно равном орбите Земли. Но гравитация внутри полой оболочки взаимно компенсируется, а значит, нет ничего, что удерживало бы сферу на месте по отношению к звезде. Они могут двигаться независимо друг от друга, что со временем приведёт к столкновению звезды со сферой и её уничтожению.

Как стабилизировать сферу Дайсона?

В статье, опубликованной 29 января в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, инженер Колин Макиннес из Глазгоского университета предложил теоретический способ стабилизации сферы Дайсона. Ключ к решению — наличие в системе как минимум двух звёзд.

Поиск стабильных конфигураций

Макиннес начал с поиска точек в двойной звёздной системе, где можно было бы разместить устойчивую сферу Дайсона, которая сохраняла бы своё положение и испытывала бы равномерное гравитационное воздействие. Он нашёл одну возможную конфигурацию, при которой сфера окружает обе звезды, но она оказалась лишь умеренно устойчивой и подверженной тем же проблемам, что и при одной звезде.

Другая стабильная точка возникает, когда сфера движется по орбите, не окружая ни одну из звёзд. Такая конфигурация может быть полезна для размещения орбитальных станций, но не обеспечивает захвата энергии, как при прямом охвате звезды.

Единственный устойчивый и полезный вариант

Макиннесу удалось найти одну устойчивую и потенциально полезную конфигурацию. Она возможна только в двойных системах, где одна звезда значительно меньше другой. В этом случае сферу Дайсона можно построить вокруг меньшей звезды. Движение этой звезды будет действовать как гравитационный якорь, стабилизируя сферу и заставляя её двигаться в той же орбите, что и большая звезда, предотвращая разрушительное столкновение.

Однако есть несколько условий:

• Меньшая звезда должна быть не более чем в 10 раз легче своей крупной соседки — иначе точка гравитационной стабильности исчезает.
• Сфера должна быть чрезвычайно лёгкой и тонкой по сравнению с массой звёзд, иначе её собственное гравитационное влияние нарушит стабильность системы.

И, конечно, эта теория не учитывает инженерные сложности, такие как внутренние напряжения в конструкции или то, как вообще построить такую мегаструктуру.

Как это поможет в поиске инопланетян?

Хотя маловероятно, что человечество когда-либо построит сферу Дайсона, это исследование может быть полезно для поиска внеземных цивилизаций. Разумная цивилизация, вероятно, пришла бы к тем же выводам до начала строительства собственной сферы Дайсона — и значит, искать такие структуры вокруг одиночных звёзд бессмысленно.

Вместо этого учёные могут обратить внимание на большие яркие звёзды с тусклым инфракрасным спутником — это может быть характерным признаком утечки тепла из сферы Дайсона, окружающей меньшую звезду в двойной системе.