Некоторые сферы и кольца Дайсона могут быть стабильны

Простейшие конструкции сфер и колец Дайсона, популярные в научной фантастике, гравитационно нестабильны и разрушились бы. Однако учёный из Шотландии показал, что определённые конфигурации этих объектов в системе с двумя массами могут быть стабильны. Работа опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Колин МакИннес из Университета Глазго исследовал ограниченную задачу трёх тел, где две равные массы обращаются друг вокруг друга по круговой орбите, а вокруг них вращается однородное кольцо (или сфера) пренебрежимо малой массы.

Для кольца в орбитальной плоскости двух масс обнаружено семь точек равновесия, где центр кольца может находиться без возникновения разрушающих напряжений:

• В одной точке кольцо охватывает обе массы.
• В двух точках — одну массу.
• В четырёх точках — ни одной массы.

Пять из этих точек лежат на линии, соединяющей центры масс, а две («треугольные точки») — на перпендикулярной линии.

Для сферы Дайсона (полой оболочки) результаты аналогичны:

• Если сфера охватывает обе массы, конфигурация неустойчива — сфера свободно дрейфует и в итоге столкнётся со звёздами.
• Если сфера охватывает ни одну из масс, есть семь точек равновесия, но позиционно устойчивой является только конфигурация, при которой сфера охватывает меньшую из двух звёзд.

Математика показывает, что «сфера Дайсона может, в принципе, находиться в устойчивой равновесной конфигурации в двойной системе, если вторичная масса имеет радиус порядка половины радиуса первичной массы» (при условии одинаковой плотности звёзд).

Это исследование важно для SETI (поиска внеземного разума). Понимание условий стабильности таких мегаструктур может помочь в планировании будущих обзоров. Техносигнатурой может быть яркая звезда, орбитально связанная с объектом, имеющим сильный избыток инфракрасного излучения. Также возможны сферы вокруг пар звезда–экзопланета или вложенные наборы сфер Дайсона.