اخترشناسان ممکن است بتوانند با جستجوی سیگنالهای فروسرخِ بهشدت سرد و شفاف در اطراف ستارگان کمفروغ و با عمر طولانی، «خوشههای دایسون» احتمالی را شناسایی کنند. از زمانی که فریمن دایسون (فیزیکدان) در سال ۱۹۶۰ این ایده را مطرح کرد، «کره دایسون» به یکی از پرطرفدارترین نشانههای فناوری (Technosignatures) احتمالی در جستجوی تمدنهای پیشرفته فرازمینی تبدیل شده است.
ایده اصلی این است که تمدنی بسیار پیشرفتهتر از ما، میتواند اطراف ستاره خود را با یک «کره» (یا در درک امروزیتر ما، با یک «خوشه» از اجزای کوچکتر) محصور کند تا تقریباً تمام انرژی ستاره را به دام اندازد. چنین ساختاری از نظر تئوری امکانپذیر است، اما اخترشناسان هنوز با یک سوال کلیدی روبهرو هستند: این ساختار از روی زمین چه شکلی خواهد بود؟
یک مقاله پیشچاپ جدید در پایگاه arXiv توسط امیرنظام امیری، محقق ایرانی دانشگاه آرکانزاس، به بررسی این سوال پرداخته و انواع ستارگانی را که خوشههای دایسون در اطراف آنها ارزش جستجوی بیشتری دارند، شناسایی کرده است.
ستارگان کوچک، اهداف بهتری هستند
یک دسته نامزدِ نویدبخش، «کوتولههای سرخ» هستند. این ستارگان رایجترین نوع ستاره در کهکشان راه شیری هستند و سوخت هستهای خود را بسیار آهسته مصرف میکنند، که این امر به آنها اجازه میدهد برای مدتزمانی فوقالعاده طولانی دوام بیاورند. انتظار میرود برخی از آنها تریلیونها سال عمر کنند که بسیار طولانیتر از عمر فعلی جهان است.
از آنجاییکه این ستارگان بسیار کوچکتر از خورشید هستند، یک خوشه دایسون میتواند در فاصله حدود 0.05 تا 0.3 واحد نجومی (AU) از سطح ستاره قرار گیرد که این امر مقدار مواد لازم برای ساخت آن را کاهش میدهد.
«کوتولههای سفید» ممکن است از دیدگاه مهندسی حتی جذابتر هم باشند. اینها بقایای متراکم و خنکشده ستارگانی مانند خورشید هستند که تا ابعاد بسیار کوچکی فشرده شدهاند و شعاع آنها حدود ۱٪ ستاره اولیه خودشان است. در اطراف یک کوتوله سفید، یک خوشه دایسون میتواند تنها در فاصله چند میلیون کیلومتری از سطح آن مدارگردی کند، که این موضوع ساخت یک مگاساختار عظیم برای جمعآوری انرژی را نسبت به یک ستاره بزرگتر، بسیار کمدردسرتر میکند. کوتولههای سفید همچنین میتوانند انرژی را برای میلیاردها سال به طور پایدار ساطع کنند که آنها را به منابع انرژی بلندمدت و بالقوه قابل اعتمادی تبدیل میکند.
نور ستاره به گرما تبدیل میشود
اما ستارگانی که توسط چنین مگاساختارهایی محصور شدهاند، در واقع چه شکلی خواهند بود؟ اخترشناسان معمولاً از ابزاری به نام «نمودار هرتسپرونگ-راسل» (نمودار H-R) برای طبقهبندی ستارگان بر اساس دما و درخشندگیشان استفاده میکنند. با این حال، از آنجا که یک کره دایسون تمام نور طبیعی ستاره را مسدود میکند، جایگاه آن ستاره روی نمودار را به کل تغییر میدهد.
انرژی نه پدید میآید و نه از بین میرود، بنابراین خودِ این کره باید دقیقاً همان مقدار تابشی را که از ستاره دریافت میکند، به سمت بیرون ساطع کند؛ منتهی این کار را به شکل گرما یا همان نور فروسرخ انجام میدهد. بنابراین، یک کره دایسون را واقعاً میتوان به عنوان پوستهای در نظر گرفت که نور ستاره را جذب میکند، کار مفیدی با آن انرژی انجام میدهد و سپس آن را به صورت گرما ساطع میکند.
با انجام این کار، مکان ستاره در نمودار کاملاً به سمت راست (جایی که دماهای پایینتر ترسیم شدهاند) منتقل میشود. خودِ درخشندگی اصلاً تغییر نمیکند، بلکه صرفاً به محدوده فروسرخ منتقل میشود؛ و از آنجا که نمودارهای H-R از «درخشندگی بولومتری» (یعنی درخشندگی در تمام طولموجهای طیف) استفاده میکنند، این جرم در همان جایگاه عمودی نمودار قرار میگیرد که ستاره میزبانش (چه کوتوله سرخ باشد و چه سفید) در آنجا قرار داشت.
اما نکته کلیدی این است که این ستاره چقدر بیشتر به سمت راست منتقل میشود. یک کوتوله سرخ معمولی که در گوشه پایین سمت راست نمودار H-R قرار دارد، دمای سطحی حدود ۳۰۰۰ درجه کلوین دارد. یک کره دایسون که ستارهای را محصور کرده است، دمایی تا حد ۵۰ کلوین خواهد داشت؛ یعنی دو مرتبه بزرگی (۱۰۰ برابر) پایینتر. هیچ ستاره طبیعی در این منطقه از نمودار وجود ندارد، که این امر هر جرمی در این ناحیه را به عنوان یک کاندیدای بسیار جالب برای خوشه دایسون مطرح میکند.
سیگنالهای عجیب میتوانند متمایز شوند
فاکتور دیگری که به احتمال خوشه دایسون بودن یک جرم کمک میکند، «نبود گرد و غبار» است. یک ستاره بدون کره دایسون معمولاً یک خط طیفی برای گسیل سیلیکات نشان میدهد که معمولاً با دیسکهای غبارآلود مرتبط است. با این حال، پنلهای رادیاتور (خوشه دایسون) هیچ گرد و غباری در اطراف خود ندارند، بنابراین برای یک طیفنگار که آنها را رصد میکند، به طرز چشمگیری «شفاف و تمیز» به نظر میرسند.
نکتهای که باید به آن توجه داشت این است که در روش «خوشه»، احتمالاً شکافهایی بین برخی از جمعآورندههای خورشیدی وجود خواهد داشت یا ضخامت در بخشهای خاصی از خوشه متفاوت خواهد بود. این امر به این دلیل است که الزامات مربوط به تامین مواد اولیه از نظر فیزیکی ممکن باشد؛ محاسبات مدرن نشان میدهند که حتی با شعاعهای نسبتاً کوچک، ساخت یک کره دایسون کامل و یکپارچه از نظر فیزیکی غیرممکن است. در حالتی که این شکافهای کوچک وجود داشته باشند، ستاره رفتار فوقالعاده نامنظمی از خود نشان خواهد داد و با چرخش ساختار، منحنیهای نوری غیرطبیعی ایجاد میکند.
تلسکوپها از همین حالا کاندیداهایی پیدا کردهاند
از آنجاییکه تخصص تلسکوپ فضایی جیمز وب در زمینه فروسرخ است، این تلسکوپ موقعیت بسیار خوبی برای پایش این نوع ساختارها دارد. اما حتی از تلسکوپهای قدیمیتری مانند وایز (WISE) نیز به طور فعال برای جستجوی آنها استفاده میشود.
در مه ۲۰۲۴، مقالهای با تمرکز بر دستاوردهای «پروژه هفائستوس» (Project Hephaistos)، هفت کاندیدای قوی برای کره دایسون (که همگی کوتوله سرخ بودند) را از میان کاتالوگی شامل ۵ میلیون ستاره شناسایی کرد. یکی از آنها به عنوان منبع احتمالی حذف شد، چرا که یک سیاهچاله کلانجرم دقیقاً در پسزمینه و در راستای آن ستاره قرار داشت که خوانشهای غیرعادی را توجیه میکرد.
اما این موضوع هنوز پنج کاندیدای بالقوه دیگر را باقی میگذارد که ارزش رصدهای دقیقتر را دارند. این مقاله جدید، ابزار دیگری به درک اخترشناسان از آنچه باید جستجو کنند اضافه خواهد کرد تا شاید روزی یکی از این نشانههای فناوری گریزپا را بیابند.
منبع: Scitechdaily
