Новые теоретические модели подтверждают, что в далёких звёздных системах в принципе могут существовать огромные структуры для сбора энергии, вращающиеся вокруг своих звёзд-хозяев. При соблюдении необходимых технических мер предосторожности расчёты, опубликованные в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Колином Макиннесом из университета Глазго, показывают, что как звёздные двигатели, так и пузыри Дайсона могут стать гравитационно стабильными, что позволит им использовать огромное количество энергии, излучаемой звёздами-хозяевами.
Почему астрономы представляют себе мегаструктуры
На протяжении десятилетий астрономы размышляли о возможности существования инопланетных цивилизаций, которые технологически намного опережают нас. Хотя эти исследования остаются чисто умозрительными, многие из них сходятся в том, что для получения энергии от звёзд нужны огромные конструкции, расположенные вокруг звёзд-хозяев.
Если бы такие структуры существовали, они бы обеспечивали цивилизации гораздо большим количеством энергии, чем может дать любая планета. Этого хватило бы для самых разных целей: от терраформирования новых миров до межзвёздных путешествий, рассчитанных на несколько поколений.
Среди структур, рассмотренных в предыдущих исследованиях, есть звёздные двигатели: огромные отражающие диски, гравитационно связанные со своими звёздами, которые используют импульс, передаваемый звёздным светом, для создания тяги. В принципе, эти устройства могли бы ускорять звезду и всё, что вращается вокруг неё, в выбранном направлении, фактически превращая всю звёздную систему в колоссальный космический корабль.
С другой стороны, «пузыри Дайсона» — это статичные скопления небольших отражателей света, которые могут окружать звезду, позволяя ей собирать значительную часть излучаемой энергии.
Проблема долгосрочной стабильности
Несмотря на десятилетия теоретических исследований, эти концепции сталкиваются с фундаментальным вопросом: могут ли такие сверхкрупные структуры действительно существовать в космических масштабах без постоянного активного обслуживания?
«Идея сверхкрупных искусственных сооружений, таких как звёздные двигатели и пузыри Дайсона вокруг звёзд, уже некоторое время обсуждается в рамках исследований в области поиска внеземных цивилизаций, — объясняет Макиннес. — Я хочу использовать математические модели, чтобы попытаться понять их динамику и, в частности, то, как их можно сконфигурировать для обеспечения пассивной стабильности».
В своём исследовании Макиннес разработал упрощённые модели, в которых эти структуры рассматриваются как протяжённые объекты, а не как точечные массы, что позволяет более реалистично рассчитывать силы гравитации и радиационного давления.
Его модель звёздных двигателей показывает, что стабильность зависит от того, как распределена масса по диску. Если масса распределена равномерно, как на обеденной тарелке, диск всегда будет нестабильным. Однако если отражатель поддерживается внешним кольцом, на которое приходится большая часть массы, — что-то вроде бубна, — он в принципе может стать пассивно стабильным.
Как пузыри Дайсона могут самоорганизовываться
Что касается пузырей Дайсона, Макиннес рассмотрел случай, когда огромное количество маломассивных отражателей находится в плотном облаке. Если рой достаточно плотный, чтобы значительно ослабить свет звезды, но не настолько массивный, чтобы собственная гравитация облака имела решающее значение, то, согласно модели, отражатели могут естественным образом перестраиваться в стабильные конфигурации.
«Такая пассивная стабильность, пожалуй, более реалистичный выбор, чем активное управление для столь долгоживущих структур, — объясняет он. — Она позволяет каждому элементу облака колебаться естественным образом, а не падать на центральную звезду или удаляться от неё».
Что это значит для поиска внеземных цивилизаций
МакИннес надеется, что, улучшив наше понимание того, как теоретически могут быть созданы такие структуры, его модели помогут астрономам точнее определить, что они могут ожидать увидеть в звёздных системах, населённых развитыми цивилизациями, и, в свою очередь, помогут направить будущие поиски в нужное русло.