Galaxia에서 가장 차가운 "별"은 실제로는 외계 거대 구조물일 수 있습니다

미국 - Ekhbary News Agency

Galaxia에서 가장 차가운 "별"은 실제로는 외계 거대 구조물일 수 있습니다

1960년 물리학자 프리먼 다이슨이 처음으로 '다이슨 구체' 개념을 제안한 이래로, 이 개념은 과학자들과 SF 애호가들을 모두 사로잡았습니다. 이 이론적인 거대 구조물은 고도로 진보된 문명이 숙주 별의 총 에너지 출력을 활용하는 방법으로 구상되었으며, 외계 지능(SETI) 탐색에서 주요 목표가 되었습니다. 다이슨 구체 - 또는 더 현대적인 해석인 수많은 더 작은 구성 요소로 이루어진 '다이슨 스웜' - 의 아이디어는 이론에 머물러 있지만, 천문학자들은 이러한 구조물을 탐지할 방법을 적극적으로 모색하고 있습니다.

arXiv에 사전 인쇄본으로 제공되어 *Universe* 저널에 곧 출판될 새로운 논문은 정확히 이 질문에 대해 깊이 파고듭니다. 아칸소 대학교의 아미르네잠 아미리(Amirnezam Amiri)가 저술한 이 연구는 다이슨 구체 또는 스웜이 가장 발견될 가능성이 높은 특정 별 유형을 식별하는 것을 목표로 합니다. 이 연구는 외계 기술적 서명에 대한 우리의 탐색 전략을 상당히 개선할 수 있습니다.

놀랍지 않게도, 확인된 주요 후보 중 하나는 적색 왜성입니다. 이 별들은 우리 은하계에서 가장 흔한 유형이며, 핵 연료 소비율이 믿을 수 없을 정도로 느린 것이 특징입니다. 이 느린 연소는 수조 년에 달하는 매우 긴 수명을 부여하며, 이는 우주의 현재 나이를 훨씬 초과합니다. 또한, 적색 왜성은 우리 태양에 비해 상대적으로 작습니다. 연구에 따르면, 다이슨 스웜은 이론적으로 적색 왜성 주변, 표면에서 0.05~0.3 천문 단위(AU) 떨어진 곳에 건설될 수 있으며, 이는 상대적으로 낮은 재료 비용을 제공합니다.

백색 왜성은 또 다른 설득력 있는 후보로 부상하며, 재료 비용 측면에서 잠재적으로 더 유리할 수 있습니다. 이들은 핵 연료를 소진하고 붕괴된 우리 태양과 유사한 별들의 밀집되고 냉각되는 잔해입니다. 원래 크기의 약 1%에 불과한 믿을 수 없을 정도로 작은 반지름으로 수축합니다. 백색 왜성의 경우, 다이슨 스웜은 훨씬 더 가까운 곳, 즉 별 표면에서 불과 수백만 킬로미터 떨어진 곳에 위치할 수 있습니다. 이 근접성은 더 큰 별 주위에 그러한 거대한 구조물을 건설하는 데 관련된 공학적 복잡성을 크게 줄일 것입니다. 백색 왜성은 또한 수십억 년 동안 놀라운 안정성으로 에너지를 방출하여 진보된 문명에 안정적이고 장수하는 에너지원을 제공합니다.

이러한 잠재적 거대 구조물을 식별하는 열쇠는 그것이 숙주 별의 관측 가능한 특징을 어떻게 변화시킬지에 달려 있습니다. 천문학자들은 일반적으로 별을 온도와 밝기에 따라 분류하기 위해 헤르츠스프룽-러셀(H-R) 다이어그램을 사용합니다. 그러나 다이슨 구체는 이 다이어그램에서 별의 모습을 근본적으로 바꿀 것입니다. 정의상, 다이슨 구체는 별이 방출하는 거의 모든 에너지를 포착합니다. 에너지는 창조되거나 파괴될 수 없으므로, 이 포착된 에너지는 재방출되어야 합니다. 구체 자체는 이 에너지를 가시광선보다는 주로 열이나 적외선 형태로 방출할 것입니다. 결과적으로, 별-다이슨 구체 시스템은 꾸밈없는 별과는 상당히 다르게 보일 것입니다.

H-R 다이어그램에서, 다이슨 구체에 둘러싸인 별은 훨씬 낮은 유효 온도를 나타내며 상당히 오른쪽으로 이동할 것입니다. 총 광도는 동일하게 유지될 수 있지만(에너지가 보존되고 재방출되므로), 스펙트럼 분포는 완전히 달라질 것입니다. 구체는 별의 에너지를 적외선 복사로 방출할 것입니다. H-R 다이어그램은 종종 볼로메트릭 광도(모든 파장에서의 총 에너지 출력)를 사용하므로, 시스템은 동일한 수직 위치에 나타날 수 있지만, 수평 위치는 별 자체보다 상당히 낮은 온도를 나타낼 것입니다. 일반적인 적색 왜성은 표면 온도가 약 3,000 켈빈(K)인 H-R 다이어그램의 오른쪽 하단 모서리에 위치합니다. 그러나 이를 둘러싼 다이슨 구체는 유효 온도가 50 K만큼 낮을 수 있습니다. 이러한 낮은 온도는 자연적으로 발생하는 별에서는 발견되지 않으므로, 이러한 특징을 보이는 물체는 다이슨 스웜 탐지의 주요 후보가 됩니다.

또 다른 중요한 지표는 먼지의 부재입니다. 특히 행성계를 가진 자연적인 별들은 종종 주변 원반을 나타내는 규산염 먼지의 스펙트럼 서명을 나타냅니다. 다이슨 구체는 매끄러운 패널의 인공 구조물이므로 이러한 주변 먼지가 없을 것입니다. 따라서 다이슨 스웜을 호스팅하는 별 시스템의 분광 분석은 먼지 서명에서 놀라울 정도로 '깨끗하게' 보일 것입니다.

'스웜' 모델은 완전하고 단단한 구체를 건설하는 엄청난 공학적 어려움을 인정합니다. 계산에 따르면 더 작은 별들의 경우에도 재료 응력과 중력 때문에 단단한 구체는 물리적으로 불가능합니다. 수집기 패널 사이의 의도적인 간격이나 두께 변화를 가진 스웜 개념은 구조를 더 실현 가능하게 만듭니다. 그러나 이러한 간격은 불규칙한 별의 행동을 초래할 수 있습니다. 스웜이 회전함에 따라, 이러한 간격은 관측된 광 곡선 - 시간에 따른 밝기 패턴 - 에 변동을 일으켜 천문학자들이 탐지할 수 있는 비정상적인 빛 패턴을 생성할 것입니다.

적외선 스펙트럼에서의 탁월한 민감도를 가진 제임스 웹 우주 망원경(JWST)은 다이슨 구체의 열 신호를 감지하는 데 이상적인 위치에 있습니다. WISE와 같은 이전 장비들도 이 탐색에 활용되고 있습니다. 2024년 5월에 발표된 Project Hephaistos의 작업과 같은 최근 연구들은 5백만 개의 별 중에서 7개의 잠재적인 다이슨 구체 후보를 식별했으며, 이들은 모두 적색 왜성이었습니다. 한 후보는 배경에 초거대 블랙홀이 존재하여 비정상적인 판독값을 모방했기 때문에 나중에 제외되었습니다. 그럼에도 불구하고, 5개의 나머지 후보는 추가 조사를 받을 가치가 있습니다. 아미리의 새로운 논문은 천문학자들에게 향상된 분석 도구를 제공하여, 이러한 탐지하기 어려운 기술적 서명을 식별하기 위한 기준을 개선하고 '우리는 혼자인가?'라는 질문에 잠재적으로 답하는 데 한 걸음 더 다가가게 합니다.

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