Каким могло бы быть окончательное решение энергетических проблем высокоразвитой цивилизации?
Известный учёный-физик из Великобритании и США Фримен Дайсон предположил, что это может быть оболочка из зеркал или солнечных батарей, которая полностью окружает звезду и использует всю энергию, которую она вырабатывает.
«Можно ожидать, что через несколько тысяч лет после начала индустриальной эпохи любой разумный вид будет обнаружен в искусственной биосфере, которая полностью окружает его родную звезду», — написал Дайсон в своей статье 1960 года, где он впервые представил эту концепцию.
Если это звучит как научная фантастика, то так оно и есть: Дайсон взял идею из романа Олафа Стэплдона «Создатель звёзд», опубликованного в 1937 году, и всегда открыто об этом говорил. Покойный учёный был почётным профессором Института перспективных исследований в Принстоне, штат Нью-Джерси.
Тем не менее, идея, предложенная учёным, который, по мнению некоторых коллег, мог бы претендовать на Нобелевскую премию в начале своей карьеры, получила признание. Гипотетические мегаструктуры стали известны как сферы Дайсона, хотя позже физик уточнил, что на самом деле они будут представлять собой «разрозненное скопление или рой объектов, движущихся по независимым орбитам вокруг звезды».
В своей работе Дайсон также отметил, что сферы Дайсона будут выделять отработанное тепло, которое можно обнаружить в виде инфракрасного излучения. Он предположил, что поиск этого побочного продукта мог бы стать эффективным методом обнаружения внеземной жизни. Однако учёный добавил, что инфракрасное излучение само по себе не обязательно указывает на наличие внеземного разума, и что одной из главных причин поиска таких источников является возможность обнаружения новых типов естественных астрономических объектов.
«В то время учёные в основном рассматривали не вероятность обнаружения инопланетных цивилизаций, а то, что поиск отработанного тепла мог бы стать хорошим местом для исследований», — сказал Джордж Дайсон, писатель-технолог и второй из шести детей учёного, в электронном письме. «Научная фантастика, от «Следа» до «Звёздного пути», подхватила эту идею и развила её, в то время как социальные критики использовали сферу Дайсона как инструмент для критики неограниченного технологического развития».
Сам старший Дайсон утверждал: «Было бы гораздо полезнее искать непосредственно разум, но технологии — это единственное, что мы можем увидеть».
В 1960-е годы не было технологий для поиска сфер Дайсона, но в последнее время многие учёные занимаются этим вопросом. В частности, исследования проводятся в Институте SETI, который занимается поиском внеземного разума, и в Национальной ускорительной лаборатории Ферми, известной как Фермилаб.
Недавно было проведено исследование, в ходе которого были рассмотрены 5 миллионов звёзд в галактике Млечный Путь. В результате было обнаружено семь потенциальных кандидатов на роль сфер Дайсона. Это открытие вызвало интерес и породило новые теории.
Возможности
Исследователи, опубликовавшие статью в журнале «Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества» 6 мая, сосредоточились на поиске сфер Дайсона в виде инфракрасного излучения вблизи звёзд. Это излучение не могло быть объяснено другими способами.
Используя данные телескопов, которые фиксируют инфракрасное излучение, исследователи изучили звёзды, находящиеся на расстоянии менее 1000 световых лет от Земли. «Мы начали с выборки из 5 миллионов звёзд и применили фильтры, чтобы убрать как можно больше искажённых данных», — рассказал Матиас Суазо, аспирант факультета физики и астрономии Уппсальского университета в Швеции.
«На данный момент у нас есть семь источников, которые излучают в инфракрасном диапазоне, но мы не знаем, почему это происходит. Они выделяются на фоне остальных», — добавил Суазо.
Суазо не смог предоставить убедительных аргументов в пользу существования сфер Дайсона вокруг семи звёзд.
«Нам не хватает информации, чтобы понять природу инфракрасного излучения, — отметил он. — Возможно, это действительно сферы Дайсона, но нельзя исключать и другие варианты».
Среди естественных причин инфракрасного излучения можно назвать:
неудачное расположение во время наблюдения, когда галактика на заднем плане перекрывает звезду;
столкновения планет, которые приводят к образованию обломков;
молодость звёзд, которые всё ещё окружены дисками из горячих обломков, из которых позже формируются планеты.
Исследователи использовали данные, полученные от космических телескопов WISE и Gaia от НАСА и Европейского космического агентства, и астрономического исследования Two Micron All Sky Survey (2MASS), проведенного Массачусетским университетом и Лабораторией реактивного движения НАСА с 1997 по 2001 год.
Все звезды-кандидаты — красные карлики, распространенный тип звезд в нашей галактике, тусклее и меньше Солнца, что усложняет последующие наблюдения. Неясно, есть ли у них планеты, так как они не были обнаружены ни одним телескопом. Однако многие экзопланеты, обнаруженные учеными, вращаются вокруг красных карликов, что делает их присутствие вероятным. Планеты вокруг красных карликов могут быть обитаемыми, по данным НАСА.
Раннее исследование, опубликованное в марте, также выявило инфракрасные аномалии среди выборки из 5 миллионов звезд.
Работа для космического телескопа Уэбба
«Мы получили 53 кандидата на аномалии, которые не могут быть хорошо объяснены, но не можем утверждать, что все они являются кандидатами в сферу Дайсона, поскольку это не то, что мы ищем», — сообщила Габриэлла Контардо, научный сотрудник Международной школы перспективных исследований в Триесте, Италия, которая руководила предыдущим исследованием.
Она также добавила, что планирует сравнить кандидатов с моделью Суазо, чтобы определить, сколько из них соответствуют ей.
«Прежде чем утверждать, что это может быть сфера Дайсона, необходимо исключить все другие гипотезы и объяснения, — подчеркнула она. — Также нужно исключить вероятность того, что это не диск из обломков или не результат столкновения планет. Это также способствует развитию науки в других областях астрономии, поэтому это беспроигрышный вариант».
И Контардо, и Суазо согласны с тем, что необходимы дополнительные исследования данных. В конечном итоге они могут обратиться к космическому телескопу НАСА «Джеймс Уэбб» за дополнительной информацией, поскольку он достаточно мощный, чтобы напрямую наблюдать за звёздами-кандидатами. Однако из-за длительных и конкурентных процедур, регулирующих использование телескопа, получение доступа может занять некоторое время.
Если бы гипотетические сферы Дайсона действительно существовали, то для чего их можно было бы использовать?
«Представьте, что у нас есть столько энергии, сколько Солнце вырабатывает каждую секунду, — сказал Суазо. — Мы могли бы совершать межзвёздные путешествия и, возможно, даже переместить всю Солнечную систему в нужное место».
Однако не стоит забывать, что технологии и материалы, необходимые для строительства таких сооружений, находятся за пределами возможностей человечества.
«Их масштаб настолько велик, что всего, что есть у нас на Земле, не хватит для их строительства, — добавил Суазо. — Фримен Дайсон говорил о том, что нам следует разобрать Юпитер для получения необходимых материалов».
Вероятно, это означает, что сферы Дайсона, если они существуют, встречаются крайне редко.
«Важность этой работы заключается в том, что она предоставляет первые убедительные доказательства того, что в нашей галактике не так много сфер Дайсона, вопреки ожиданиям некоторых, что они могут быть неизбежным результатом экспансии технологических видов в их солнечные системы», — сказал Джейсон Райт, профессор астрономии и астрофизики в Университете штата Пенсильвания.
«Кандидаты, которых нашёл Матиас (Суасо), важны, потому что, чем бы они ни были — а это, скорее всего, звёзды, окружённые материалом, образовавшимся в результате какого-то редкого события, например столкновения планет, хотя они могут быть и сферами Дайсона — это редкие и интересные объекты, заслуживающие дальнейшего изучения, например, с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба».
Разбитые сферы
В 2020 году не стало Джорджа Дайсона, который так и не успел реализовать ни одну из своих идей, хотя их было множество.
«Будучи молодым учёным, Дайсон доказал, что три конкурирующие квантовые теории на самом деле представляют собой одну и ту же теорию, положив конец спорам между ними», — отметил Уильям Пресс, профессор компьютерных наук и интегративной биологии Лесли Сёртингер из Техасского университета в Остине. Он не участвовал в исследовании.
Позже Дайсон применил свой талант в области астрономии, космологии и изучения внеземных миров, а также в решении проблемы распространения ядерного оружия на Земле. К моменту своей смерти он был признан выдающимся и творческим мыслителем.
Джордж Дайсон также отмечал увлечённость своего отца и его разносторонние интересы.
«Благодаря своей способности быстро переключаться и неприятию бюрократии, он внёс вклад в пять областей математики и одиннадцать областей физики, а также в теоретическую биологию, инженерное дело, исследование операций, литературу и общественные науки», — сказал младший Дайсон. — Многие из его идей вызывали споры, а одним из его принципов было: «Лучше быть неправым, чем неопределённым».
По словам Томоцугу Гото, доцента кафедры астрономии Национального университета Цинхуа на Тайване, подход исследователей, стоящих за новым исследованием, может предложить более перспективный путь в поисках внеземного разума. Он также не участвовал в исследовании.
«Однако загрязнение околозвёздными дисками из обломков, которые имитируют инфракрасные сигнатуры Сферы Дайсона, по-прежнему вызывает беспокойство, — добавил он в электронном письме. — Авторы утверждают, что диски из обломков вокруг карликовых звёзд встречаются редко, но семь кандидатов, выбранных авторами из пяти миллионов источников, также встречаются редко. Несмотря на это, семь кандидатов требуют дальнейшего изучения с помощью мощных телескопов для более точной оценки».
В ответ на статью Суазо и его коллег была опубликована статья, в которой высказывается предположение, что как минимум три из семи звёзд, которые ранее были идентифицированы как сферы Дайсона, на самом деле могут быть горячими галактиками, скрытыми пылью. Остальные четыре звезды, вероятно, также могут быть объяснены подобным образом.
Исследование Суазо затрагивает фундаментальный вопрос о том, одиноко ли человечество во Вселенной. Поиск кандидатов на роль сфер Дайсона охватывает различные области, включая фундаментальные науки, философию и религию, и поэтому может привлечь внимание молодых учёных и заинтересовать научный мир этой темой.
Однако, по словам Зазы Османова, сотрудника SETI и заместителя декана физического факультета Тбилисского государственного университета в Грузии, который также не участвовал в исследовании, радиационный след семи кандидатов на роль сфер Дайсона также может быть объяснён естественными явлениями.
«Гипотеза об искусственном происхождении любого, даже очень интересного, излучения должна быть последним аргументом, когда все возможные естественные объяснения исчерпаны, — сказал Османов. — И для этого необходимы дальнейшие исследования».
Что касается самого Дайсона, то, если бы он был жив, он бы тоже с большим скептицизмом отнёсся к тому, что эти наблюдения представляют собой технологическую сигнатуру, — возразил его сын Джордж. — Но именно из-за открытия новых, не связанных с технологиями астрономических явлений он считал, что мы должны отправиться туда и посмотреть».