Ученые довольно давно предположили, что древние внеземные цивилизации могли бы путешествовать вместе со своими звездами за счет использования излучаемого ими света, в том числе для точечного подогрева самих этих звезд. Такой метод позволяет перемещать сразу всю планетную систему на большие расстояния, включая межгалактические перелеты. Однако насколько устойчивы системы такого рода — до сих пор вызывает дискуссии.
Колин Макиннес из Великобритании опубликовал в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society работу, где разобрал гравитационную стабильность мегаструктур типа сферы Дайсона и так называемых «звездных двигателей». По его расчетам, они могут быть стабильны на больших отрезках времени, причем даже без вмешательства создавшей их цивилизации.
Звездными двигателями называют системы перемещения в пространстве звезд вместе с их планетами. Для этого нужно перемещать только само светило: его гравитация достаточно сильна, чтобы остальные компоненты системы следовали за ним «как привязанные». Простейшая структура такого рода называется двигатель Шкадова (по имени автора идеи). Это просто система солнечных парусов, находящихся с одной стороны от светила и меняющих общий импульс звезды и ее планет.
Второй тип звездных двигателей (двигатель Каплана) подразумевает создание чего-то вроде сферы Дайсона, то есть мегасозвездия искусственных спутников системы. Часть из них вырабатывает электроэнергию за счет улавливания излучения звезды, а другая — концентрирует параболическими зеркалами оставшуюся часть излучения светила. Зеркала направлены на часть самой звезды, которая, за счет такого переотражения, подогревается и начинает усиленно испускать звездный ветер. Его струя захватывается на окраине системы, рядом с зеркалами-отражателями, и сжигается в термоядерных реакторах, а затем продукты реакции разгоняются в нужную сторону, создавая реактивный импульс, двигающий всю систему.
Двигатель Шкадова умеренно эффективен: за миллион лет он придаст системе скорость (в нужную сторону) всего в 20 метров в секунду, сдвигая ее на 0,03 светового года. Концепт Каплана более динамичный, он разгоняет систему на 200 километров в секунду за миллион лет, то есть за 250 миллионов лет позволит использующей ее цивилизации долететь до ближайшей иной крупной галактики, Туманности Андромеды.
Макиннес в своей работе отметил, что поддержание стабильности системы таких спутников и отражателей достаточно непросто и должно требовать больших трат времени от создавшей ее цивилизации. Поэтому он задался вопросом, можно ли стабилизировать ее пассивно, без использования двигателей и постоянных мелких корректировок.
Оказалось, что если у соответствующих мегаконструкций создать расположенные за ними узкие кольца с инертными спутниками, их гравитация сможет уравновесить действующее на спутники-отражатели (или спутники с фотоэлементами) звездное излучение. В таком случае мегаконструкции останутся стабильными на горизонте в миллионы лет без серьезных усилий от создавшей их цивилизации. Ученый предполагает, что наличие таких структур потенциально упрощает поиск разумных инопланетян.
Расчеты Макиннеса хотя и выглядят здраво, содержат ряд упрощений. Например, он не рассматривает влияние на стабильность системы относительно близких взрывов сверхновых или облаков газа, если такие встретятся на пути системы. А для путешествий звездной системы между галактиками серьезное влияние на гравитационную стабильность могут оказать и темные шаровые скопления из темной материи. По ряду работ, они могут иметь большую массу, сосредоточенную весьма компактно. В таком случае прохождение совсем рядом с таким скоплением способно дестабилизировать орбиты спутников подобных мегасозвездий.