"ستاره"های سردتر کهکشان ممکن است در واقع سازه‌های غول‌پیکر فرازمینی باشند

ایالات متحده - خبرگزاری اخباری

"ستاره"های سردتر کهکشان ممکن است در واقع سازه‌های غول‌پیکر فرازمینی باشند

از زمانی که فیزیکدان فریمن دایسون در سال ۱۹۶۰ مفهوم "کره دایسون" را مطرح کرد، این مفهوم دانشمندان و علاقه‌مندان به داستان‌های علمی-تخیلی را مجذوب خود کرده است. این سازه غول‌پیکر نظری، که به عنوان راهی برای یک تمدن بسیار پیشرفته برای مهار کل خروجی انرژی ستاره میزبان خود تصور می‌شود، به هدفی اصلی در جستجوی هوش فرازمینی (SETI) تبدیل شده است. در حالی که ایده کره دایسون - یا در تفسیر مدرن‌تر آن، "ازدحام دایسون" متشکل از اجزای کوچکتر متعدد - نظری باقی می‌ماند، اخترشناسان فعالانه به دنبال راه‌هایی برای شناسایی چنین سازه‌هایی هستند.

یک مقاله جدید، که پیش از این در arXiv منتشر شده و به زودی در مجله *Universe* منتشر خواهد شد، دقیقاً به این پرسش می‌پردازد. این تحقیق که توسط امیرنظام امیری از دانشگاه آرکانزاس نوشته شده است، با هدف شناسایی انواع خاصی از ستارگان است که احتمال یافتن کره یا ازدحام دایسون در اطراف آنها بیشتر است. این تحقیق می‌تواند استراتژی‌های جستجوی ما را برای امضاهای فناوری فرازمینی به طور قابل توجهی اصلاح کند.

غیر منتظره نیست که یکی از نامزدهای اصلی شناسایی شده، ستاره کوتوله قرمز است. این ستاره‌ها رایج‌ترین نوع در کهکشان راه شیری ما هستند و با نرخ مصرف سوخت هسته‌ای فوق‌العاده آهسته خود شناخته می‌شوند. این سوختن آهسته به آنها طول عمر فوق‌العاده طولانی می‌دهد، که به طور بالقوه تریلیون‌ها سال را شامل می‌شود - بسیار بیشتر از سن فعلی جهان. علاوه بر این، کوتوله‌های قرمز در مقایسه با خورشید ما نسبتاً کوچک هستند. طبق این مطالعه، یک ازدحام دایسون می‌تواند از نظر تئوری در اطراف یک کوتوله قرمز در فاصله ۰.۰۵ تا ۰.۳ واحد نجومی (AU) از سطح آن ساخته شود، که هزینه مادی نسبتاً پایینی دارد.

کوتوله‌های سفید به عنوان یک نامزد قانع‌کننده دیگر ظاهر می‌شوند، که احتمالاً از نظر هزینه مواد حتی سودمندتر هستند. اینها بقایای متراکم و در حال خنک شدن ستارگانی شبیه خورشید ما هستند که سوخت هسته‌ای خود را مصرف کرده و فروپاشیده‌اند. آنها به شعاع‌های باورنکردنی کوچکی منقبض می‌شوند، که اغلب حدود ۱٪ از اندازه اصلی خود هستند. برای یک کوتوله سفید، یک ازدحام دایسون می‌تواند بسیار نزدیکتر قرار گیرد - فقط چند میلیون کیلومتر از سطح ستاره. این نزدیکی پیچیدگی‌های مهندسی مرتبط با ساخت چنین سازه غول‌پیکری را در اطراف یک ستاره بزرگتر به طور چشمگیری کاهش می‌دهد. کوتوله‌های سفید همچنین انرژی را با ثبات قابل توجهی در طول میلیاردها سال تابش می‌کنند و منبع انرژی پایدار و طولانی‌مدتی را برای یک تمدن پیشرفته فراهم می‌کنند.

کلید شناسایی این سازه‌های غول‌پیکر بالقوه در نحوه تغییر ویژگی‌های قابل مشاهده ستاره‌های میزبان آنها نهفته است. اخترشناسان معمولاً از نمودار هرتزپرونگ-راسل (نمودار H-R) استفاده می‌کنند که ستارگان را بر اساس دما و درخشندگی آنها ترسیم می‌کند تا آنها را طبقه‌بندی کنند. با این حال، یک کره دایسون ظاهر ستاره را در این نمودار به طور اساسی تغییر خواهد داد. طبق تعریف، یک کره دایسون تقریباً تمام انرژی تابش شده توسط ستاره را جذب می‌کند. از آنجایی که انرژی نه می‌تواند خلق شود و نه از بین برود، این انرژی جذب شده باید دوباره تابش شود. خود کره این انرژی را عمدتاً به شکل گرما یا نور مادون قرمز، به جای نور مرئی، ساطع خواهد کرد. در نتیجه، سیستم ستاره-کره دایسون به طور قابل توجهی با یک ستاره بدون تزئین متفاوت به نظر می‌رسد.

در نمودار H-R، ستاره‌ای که توسط یک کره دایسون احاطه شده است، به طور قابل توجهی به سمت راست جابجا می‌شود که نشان‌دهنده دمای مؤثر بسیار پایین‌تری است. در حالی که درخشندگی کل ممکن است یکسان باقی بماند (زیرا انرژی حفظ شده و دوباره تابش می‌شود)، توزیع طیفی آن کاملاً تغییر خواهد کرد. کره انرژی ستاره را به صورت تابش مادون قرمز ساطع خواهد کرد. از آنجایی که نمودارهای H-R اغلب از درخشندگی بولومتریک (خروجی کل انرژی در تمام طول موج‌ها) استفاده می‌کنند، سیستم ممکن است در همان موقعیت عمودی ظاهر شود، اما موقعیت افقی آن دمای بسیار پایین‌تری را نسبت به خود ستاره نشان می‌دهد. یک کوتوله قرمز معمولی در گوشه پایین سمت راست نمودار H-R با دمای سطحی حدود ۳۰۰۰ کلوین (K) قرار دارد. با این حال، یک کره دایسون که آن را احاطه کرده است، ممکن است دمای مؤثر آن تا ۵۰ کلوین پایین باشد. چنین دمای پایینی در ستارگان طبیعی یافت نمی‌شود، که باعث می‌شود اجسامی که این ویژگی‌ها را نشان می‌دهند، نامزدهای برتر برای تشخیص ازدحام دایسون باشند.

یکی دیگر از شاخص‌های حیاتی، عدم وجود گرد و غبار است. ستارگان طبیعی، به ویژه آنهایی که دارای منظومه‌های سیاره‌ای هستند، اغلب دارای امضاهای طیفی گرد و غبار سیلیکاتی هستند که نشان‌دهنده دیسک‌های اطراف ستاره است. یک کره دایسون، که یک سازه مصنوعی از پنل‌های صاف است، فاقد این گرد و غبار اطراف خواهد بود. در نتیجه، تجزیه و تحلیل طیف‌سنجی یک سیستم ستاره‌ای که میزبان یک ازدحام دایسون است، به طرز قابل توجهی "پاک" از امضاهای گرد و غبار به نظر می‌رسد.

مدل "ازدحام" چالش‌های مهندسی عظیم ساخت یک کره کامل و جامد را تصدیق می‌کند. محاسبات نشان می‌دهد که حتی برای ستارگان کوچکتر، ساخت یک کره جامد به دلیل تنش مواد و نیروهای گرانشی از نظر فیزیکی غیرممکن است. مفهوم ازدحام، با شکاف‌های عمدی بین پنل‌های جمع‌کننده یا تغییرات در ضخامت، ساختار را عملی‌تر می‌کند. با این حال، این شکاف‌ها می‌توانند منجر به رفتار نامنظم ستاره شوند. با چرخش ازدحام، این شکاف‌ها باعث نوساناتی در منحنی نور مشاهده شده - الگوی روشنایی در طول زمان - می‌شوند و الگوهای نوری غیرطبیعی ایجاد می‌کنند که می‌توانند توسط اخترشناسان شناسایی شوند.

تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST)، با حساسیت بی‌نظیر خود در طیف مادون قرمز، در موقعیت ایده‌آلی برای تشخیص امضاهای حرارتی کره‌های دایسون قرار دارد. ابزارهای قدیمی‌تر مانند Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) نیز در این جستجو به کار گرفته می‌شوند. تحقیقات اخیر، از جمله کار پروژه هفائستوس (Project Hephaistos) که در ماه مه ۲۰۲۴ منتشر شد، هفت نامزد بالقوه کره دایسون را در میان پنج میلیون ستاره شناسایی کرد که همگی کوتوله قرمز بودند. یکی از نامزدها بعداً به دلیل وجود یک سیاه‌چاله کلان در پس‌زمینه که قرائت‌های غیرعادی را تقلید می‌کرد، رد شد. با این حال، پنج نامزد باقی‌مانده شایسته بررسی بیشتر هستند. مقاله جدید امیری ابزار تحلیلی پیشرفته‌ای را در اختیار اخترشناسان قرار می‌دهد و معیارهای شناسایی این امضاهای فناوری گریزان را اصلاح می‌کند و ما را یک قدم به پاسخ احتمالی این سوال نزدیک‌تر می‌کند: آیا ما تنها هستیم؟

خبرگزاری اخباری