Представьте объект размером с солнечную систему, построенный не природой, а с помощью разума. Колоссальную конструкцию, которая скрывает звезду, чтобы преобразовать все ее излучение в необходимую энергию. Астрономы считают, что такие сооружения действительно могут существовать, а их тепловое эхо, вероятно, уже зафиксировали телескопы. Теперь научные группы по всему миру пытаются отличить рукотворные гигантские сферы от обычных облаков космической пыли.
В 1960 году физик-теоретик Фримен Дайсон выдвинул смелую идею. Любая технологически развитая цивилизация, стремящаяся к экспансии, рано или поздно упрется в пределы доступной энергии. Самый логичный шаг для нее — использовать мощность своей звезды по максимуму. Для этого можно построить астроинженерное сооружение — рои солнечных панелей или даже сплошную сферу, окружающую светило. Такая конструкция перехватывала бы почти весь его свет. Эта гипотетическая мегаструктура и получила название сферы Дайсона.
Дайсон предположил, что обнаружить подобные объекты все же возможно. Любая структура, поглощающая колоссальную энергию, должна переизлучать ее в виде тепла. Даже сверхразвитые инопланетяне не смогли бы отменить законы термодинамики. Значит, сфера Дайсона будет сильно «светиться» в инфракрасном диапазоне, выдавая себя тепловым излучением. Более 60 лет назад астрономы считали, что мощные источники инфракрасного излучения во Вселенной — большая редкость. Поэтому поиск такого специфического «подписи» казался перспективным направлением в рамках программы SETI, занимающейся поиском внеземного разума.
Однако реальность оказалась сложнее. Космос буквально наполнен объектами, излучающими в инфракрасном спектре. Пылевые облака вокруг молодых звезд, оболочки умирающих красных гигантов, протопланетные диски — все они нагреваются и испускают то самое инфракрасное свечение, которое теоретики предсказывали для сфер Дайсона. Охота на инопланетные мегаструктуры превратилась в кропотливую детективную работу, где главная задача — отличить рукотворный объект от природного феномена.
Первую серьезную попытку прочесать космические архивы предпринял Ричард Карриган, физик из Национальной ускорительной лаборатории имени Ферми. В 2009 году он детально изучил спектроскопические данные с первого крупного инфракрасного телескопа IRAS, запущенного еще в 1983 году. Спектроскопия раскладывает свет от объекта на составляющие, как призма, и может многое рассказать о температуре, составе и природе его источника.
Карриган искал звезды со спектральными подписями, которые соответствовали бы объекту, окруженному теплопереизлучающей оболочкой. Он обнаружил несколько кандидатов. Одна звезда выглядела особенно многообещающе. Но в итоге ее сигнатуру невозможно было уверенно отличить от сигнатуры обычного красного гиганта. Эти старые и яркие звезды сами по себе излучают много инфракрасного света. Часто они еще и окутаны пылью, что дополнительно усиливает инфракрасное свечение и ослабляет видимый свет — точь-в-точь как ожидается от сферы Дайсона. Карриган не нашел явных признаков пыли в спектре своего кандидата, но этого оказалось недостаточно. Объект просто сочли необычно «чистым» красным гигантом. Сам ученый сдержанно оценил результат — это была не та находка, при виде которой кричат «эврика».
Однако этот опыт стал важным уроком. Он наглядно показал главную проблему всего направления: сложность, а порой и невозможность, отличить гипотетическую мегаструктуру от естественного астрофизического явления со схожим спектром. Таких явлений-«двойников» оказалось множество, и часто они связаны с возрастом звезды. Новорожденные светила формируются в коконах плотного газа и пыли. Старые звезды на поздних этапах эволюции сбрасывают оболочки из углеродной пыли. Для охотников за сферами Дайсона список «имитаторов» длинный и отрезвляющий.
Эрик Цакриссон, астроном из Уппсальского университета в Швеции, который сейчас возглавляет самый масштабный в истории поиск сфер Дайсона, признает — задача невероятно трудна. Подтвердить, что аномалия вызвана внеземным разумом, а не просто очень необычной астрофизикой, крайне сложно.
Ключ к решению этой задачи — умение отсеивать природные явления. И у ученых уже есть стратегия. Телескоп IRAS, будучи революционным для своего времени, имел серьезный недостаток. Он измерял яркость инфракрасных источников, но не мог точно определить расстояние до них. Яркая в инфракрасном диапазоне звезда могла оказаться просто близко расположенной, а не окруженной мегаструктурой. И наоборот, тусклая звезда могла быть просто очень далекой, а не затемненной искусственным сооружением. Карриган понял, что измерение расстояния до кандидата — критически важный шаг для его идентификации.
Но дистанция важна и по другой причине. Зная расстояние до звезды, астрономы могут вычислить ее истинную светимость. Этот параметр напрямую связан с возрастом и стадией эволюции светила. Например, старые красные гиганты обладают высокой светимостью. Возраст, в свою очередь, говорит о вероятном наличии пыли — она чаще встречается вокруг очень молодых или очень старых звезд. Цакриссон и его коллеги сделали логичный вывод: нужно сосредоточиться на звездах «среднего возраста», так называемых звездах главной последовательности. Вокруг них пылевых дисков и оболочек, маскирующихся под сферы Дайсона, должно быть гораздо меньше.
Прорыв в поиске стал возможен благодаря миссии Gaia Европейского космического агентства. Этот космический телескоп запустили в 2013 году. Его задача — с беспрецедентной точностью измерить расстояния, координаты и скорости движения более миллиарда звезд Млечного Пути и за его пределами. В процессе Gaia идеально идентифицировал именно те звезды главной последовательности, которые так интересуют исследователей SETI — наименее запыленные кандидаты. Данные Gaia публиковали тремя большими пакетами. Однако космический телескоп официально завершил 11-летнюю научную миссию 15 января 2025 года, собрав данные о почти 2 миллиардах звезд.
Первое исследование Цакриссона с использованием данных Gaia появилось в 2018 году. Ученые искали звезды, которые казались слишком тусклыми в видимом свете для своего расстояния. Это намекало на возможное затенение неким объектом. Расстояние предоставила Gaia, а независимую оценку тусклости получили с наземных телескопов. Однако у этого метода обнаружился недостаток. Сбор детальных спектроскопических данных для подтверждения — процесс долгий. Gaia не предоставляет их в большом объеме, что сильно ограничивает количество звезд, которые можно проверить на наличие сфер Дайсона таким способом.
Поэтому сейчас Цакриссон вместе с астрофизиком Джейсоном Райтом из Университета штата Пенсильвания и другими коллегами испытывает новый, более массовый метод. Исследователи комбинируют колоссальный массив данных Gaia с наблюдениями космического телескопа WISE — мощного наследника старого IRAS, запущенного в 2009 году.
Вместо того чтобы кропотливо изучать спектр каждой звезды, они применяют широкий фильтр. Ученые берут все звезды главной последовательности из объединенного каталога Gaia и WISE и ищут среди них те, у которых инфракрасное излучение заметно превышает ожидаемый для такого типа звезд уровень. Логика проста: у нормальной, «чистой» звезды главной последовательности не должно быть сильного инфракрасного избытка. Если он есть — это повод для более пристального внимания.
Первая цель такой работы — не найти одну сферу Дайсона, а оценить их возможную распространенность в галактике. Для этого исследователи берут каждую звезду главной последовательности из набора данных и моделируют, как изменилось бы ее инфракрасное излучение, если бы ее окружала сфера Дайсона с определенным процентом покрытия.
Сфера, перехватывающая девяносто процентов света звезды, нагреется сильнее и даст больше инфракрасного излучения, чем сфера, закрывающая лишь десять процентов поверхности светила. Затем эти смоделированные «подписи» сравнивают с реальными данными от звезд Млечного Пути. Так можно оценить, какую долю звезд могли бы окружать мегаструктуры с разной степенью покрытия.
Первые результаты этой работы представил в 2020 году коллега Цакриссона, Матиас Суазо. Анализ показал, что сферы Дайсона, покрывающие девяносто процентов своей звезды, встречаются не более чем у одной из десяти тысяч звезд Млечного Пути. Эти результаты подтвердили саму возможность такого анализа. Правда, с оговоркой. Более внимательное изучение выявленных кандидатов показало, что это вовсе не звезды главной последовательности. Gaia «обманули» двойные звездные системы и другие объекты, например, планетарные туманности, расстояние до которых может определяться с погрешностями. Но Суазо уверен, что по мере более глубокого анализа данных подобные погрешности будут устранены.
Следующий этап — отбор самых многообещающих кандидатов из общего списка. Ключевой инструмент здесь — та самая спектроскопия, которую отложили на потом. Детальное изучение спектра дает огромное количество информации о наличии, типе и свойствах пыли. Кери Лисс, планетный астроном из Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса, объясняет: если звезду окружает распространенная форма пыли — полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), то ультрафиолетовый свет поглощается и переизлучается на строго определенных длинах инфракрасных волн. Обнаружив избыток излучения на этих длинах волн, ученые сразу поймут, что имеют дело с ПАУ-пылью, а не с металлическими панелями.
Главный признак искусственного объекта — гладкое, непрерывное распределение инфракрасного излучения по широкому спектру длин волн. Это указывало бы на отсутствие пыли и на наличие плотного, непрозрачного и, вероятно, однородного по составу материала. Спектр сферы Дайсона или роя ее элементов должен быть «бесструктурным», без характерных для пыли пиков и провалов.
Однако полностью исключить все естественные объяснения для звезды, окруженной подозрительным инфракрасным излучением, будет невероятно трудно. Цакриссон ожидает, что его целенаправленный поиск в итоге даст список от ста до тысячи потенциальных кандидатов. Каждого из них ждет тщательная дополнительная проверка. Ученый уверен, что в итоге у них появится солидный список «странных объектов».
Идея в том, что последующие спектроскопические наблюдения смогут ответить на многие вопросы о кандидате: его форма, температура, химический состав, включая окончательное подтверждение наличия или отсутствия пыли. Точность этих исследований многократно возрастет благодаря космической обсерватории Джеймс Уэбб (JWST), если охотникам за сферами Дайсона удастся получить на нем драгоценное наблюдательное время. Как отмечает Джейсон Райт, если они найдут по-настоящему интересного кандидата, им придется убедительно доказать научному сообществу, что этот объект заслуживает времени JWST, независимо от его окончательной природы — естественной или искусственной.
Но даже лучшая спектроскопия вряд ли вынесет бесспорный вердикт. Ни в одном диапазоне волн спектр не будет кричать «ЗДЕСЬ БЫЛИ ПРИШЕЛЬЦЫ» понятными буквами. Единственный способ наверняка доказать искусственное происхождение мегаструктуры вокруг звезды — засечь направленный радиосигнал, идущий от этой же системы. Поэтому команда Цакриссона планирует передать свой финальный список кандидатов коллегам, занимающимся поиском радиосигналов (радио-SETI), для последующих наблюдений. Ученый видит в этом синергию: идея в том, чтобы опубликовать список интересных объектов для всего сообщества SETI.
Есть и другой, более прямой, но технически невероятно сложный путь — увидеть структуру своими глазами, а не только догадываться о ней по инфракрасному излучению. Интерферометры, такие как массив радиотелескопов ALMA в чилийской пустыне Атакама, уже демонстрируют феноменальные возможности. Они комбинируют сигналы от множества антенн, создавая виртуальный телескоп с гигантской разрешающей способностью. ALMA с высочайшей четкостью показал естественные «мегаструктуры» вокруг близких звезд — например, обширные пояса обломков, оставшиеся после формирования планет. Эти так называемые debris-диски, в тысячи раз превосходящие кольца Юпитера, раньше были просто размытыми пятнами. Теперь астрономы видят их структуру.
Сможет ли ALMA или будущие интерферометры разглядеть сферу Дайсона? Марк Уайатт из Кембриджского университета считает этот вопрос открытым. Природные диски из обломков уже наблюдаются. Но как будет выглядеть искусственный рой? «Сложно сказать. Мы не знаем, как они выглядят», — признает ученый.
Райт, Цакриссон и Лисс недавно заявили, что поиск сфер Дайсона достиг такой степени зрелости, что главным препятствием теперь стало финансирование. Денег на подобные исследования выделяют катастрофически мало. Но ситуация, кажется, начинает меняться. В прошлом году NASA впервые в истории выделило грант именно на поиск нетепловых «техносигнатур» внеземных цивилизаций, включая гигантские солнечные массивы на поверхности экзопланет или, что вероятнее, на орбитах вокруг звезд.
-----
Еще больше интересных постов в нашем Telegram.
Заходите на наш сайт, там мы публикуем новости и лонгриды на научные темы. Следите за новостями из мира науки и технологий на странице издания в Google Новости