Сколько просуществует сфера Дайсона-рой?
В 2015 году астроном Табета Бояджян и коллеги объявили об обнаружении необычных колебаний света от звезды в 1500 световых годах от нас — "звезды Табби". Среди прочих гипотез рассматривалась идея мегаструктуры вокруг звезды, например, сферы Дайсона, хотя её в итоге исключили как причину странного затемнения.
В исследовании, опубликованном в The Astrophysical Journal, Брайан К. Лаки из проекта Breakthrough Listen задаётся вопросом: как долго могут существовать такие техносигнатуры, если цивилизация, создавшая их, исчезнет?
Концепция мегароя
Жёсткая сфера Дайсона вокруг звезды была бы нестабильна. Вместо неё можно построить "рой Дайсона" — мегаструктуру из отдельных элементов (орбитальных станций или коллекторов солнечной энергии). Если бы такой рой в нашей системе покрывал даже 0.1% сферической площади на расстоянии Земля-Солнце, он бы улавливал в 2 миллиона раз больше энергии, чем весь солнечный свет, падающий на Землю.
Почему рой может разрушиться?
Любой такой рой требует системы управления, так как его элементы подвержены гравитационным возмущениям от других тел в системе. Если управление выйдет из строя, начнутся столкновения между элементами, что может привести к каскаду столкновений — аналогу синдрома Кесслера для космического мусора.
Расчёт времени жизни
Лаки аналитически описал эволюцию элементов в потенциальном мегарое. Для минимального роя вокруг звезды-близнеца Солнца потребовалось бы не менее 340 элементов. При случайных скоростях элементов:
- Среднее время между столкновениями — миллион лет.
- Время до каскадного разрушения роя на фрагменты и пыль — всего 41 000 лет.
Это недолго, если цель — сигнализировать о своём существовании галактике после исчезновения цивилизации. "Даже если каждый солнечный аналог имел бы один такой рой на 1 а.е. однажды за свою жизнь, — пишет Лаки, — только один из двадцати тысяч, вероятно, сохранился бы без активного обслуживания".
Зависимость от типа звезды
Время каскадного разрушения сильно зависит от радиуса звезды:
- Для красного гиганта (масса Солнца, радиус в 25 раз больше) — увеличивается до 5.3 миллиарда лет (минимум 4800 элементов).
- Для красного карлика (M-карлик) с массой 0.2 и радиусом 0.1 от солнечных — всего чуть более четырёх месяцев (11 минимальных элементов).
Более стабильная конструкция — размещение элементов в кольцах на разных радиусах (как спутники на разных орбитах). Однако и тогда столкновения внутри пояса ожидаются в течение десятков тысяч лет.
Другие разрушающие силы
На крупные мегарои также действуют:
- Давление излучения звезды.
- Сплюснутость звезды.
- Гравитационные возмущения от других тел системы (например, Юпитер разрушил бы рой на орбите Земли за несколько сотен тысяч лет).
Выводы
Лаки заключает: "Звёздные мегарои, без обслуживания, в большинстве случаев будут разрушены в течение нескольких миллионов лет". Это примерно то время, которое потребовалось бы внеземному разуму для распространения по галактике.
Цивилизация Кардашёва II (использующая всю энергию звезды) могла бы удалить все планеты и астероиды из своей системы, чтобы минимизировать гравитационные возмущения для роя. Цивилизация Кардашёва III (стремящаяся использовать энергию всей галактики), возможно, лишила бы галактику планет, сделав её безжизненной. После разрушения такого галактического роя жизнь уже не смогла бы возродиться в этом огромном регионе космоса.