Att hitta liv är kanske det viktigaste och mest önskade målet för astronomi, helst intelligent, någonstans utanför jorden. Med tanke på hur enkelt livet sprids och förökas på vår hemplanet och ingredienserna för livet i hela universum är det svårt att dra slutsatsen att vi är ensamma i universum. Det finns ungefär 400 miljarder stjärnor bara i Vintergatan, var och en med sin egen unika historia och livsmöjligheter. Trots hur tekniskt avancerade människor har blivit, är sökningar efter utomjordiska civilisationer misslyckade, kanske för att tekniskt avancerade civilisationer inte kommunicerar på det sätt vi är vana vid. Men en avancerad civilisation kan bygga en sfär runt solen - Dysonsfären - för att absorbera 100% av sin energi. Otroligmen vi har tekniken för att upptäcka dem. Om de naturligtvis finns.
Roy Dyson ses som ett steg mot Dysonsfären, när ljuset blockeras av en serie rymdfarkoster som flyger framför stjärnan.
På jorden bestäms mängden tillgänglig energi av mängden solljus som träffar ytan på vår planet. På jordens avstånd från solen motsvarar detta ungefär 1300 watt per kvadratmeter, men sjunker till 1000 om ljus tvingas passera genom atmosfären. Om vi täckte ut rymden ovanför jordens atmosfär med solpaneler, skulle vi samla 166 miljoner gigawatt energi hela tiden över hela jorden. Detta är en enorm mängd energi: även en sekund av ett sådant flöde kan ge jordbor energi med under ett helt år. Men bara en del av denna energi produceras av solen. Det finns också andra sätt.
Konceptet med ett rymdkraftverk har funnits länge, men ingen vågade ens tänka på en mängd miljarder kilometer. En sfär eller svärm av Dyson skulle gå ännu längre och omsluta eller panelera solen själv.
Vi kan till exempel bygga en svärm i rymden för att samla ännu mer energi från solen. Föreställ dig en stor flotta rymdskepp som rör sig i en ring eller en serie ringar med ett stort samlingsområde. Denna energi kan användas för vilket syfte som helst: den kan riktas mot jorden i en stråle, den kan användas in situ för att skapa ett nätverk i hela solsystemet eller för interplanetär eller interstellär kommunikation. Det var här idén om främmande megastrukturer föddes - vilket har föreslagits som en av förklaringarna till det mörkare fenomenet hos Tabbys stjärna.
Den mest ambitiösa megastrukturen är dock den så kallade Dysonsfären: ett hölje runt en stjärna som absorberar all sin energi. Vi kan göra detta genom att sluka en liten planet som kvicksilver, bryta ner den i järn och syre och skapa en reflekterande yta av hematit. Om en främmande civilisation gjorde detsamma skulle skalet helt dölja stjärnan och göra den praktiskt taget omöjlig att upptäcka.
Dysonsfären täcker stjärnan helt och absorberar all dess ultravioletta och synliga strålning. Endast infraröd strålning och långa vågor passerar.
I vilket fall som helst, omöjligt att upptäcka för teleskop som arbetar i det synliga spektrumet av ljus, eftersom en sådan sfär helt skulle blockera stjärnans ljus. Men även en mycket reflekterande yta måste absorbera en del av energin. Och om energi absorberas över tiden måste den omdirigeras någonstans för att bibehålla en stabil temperatur. Därför måste energin gå ut i universum, även om det inte finns något synligt ljus. När jorden utstrålar infraröd energi på natten, så kommer Dysonsfären att vara.
Kampanjvideo:
På natten avger jorden elektromagnetiska signaler, men de allra flesta är inom det infraröda området när solljus och värme som absorberas under dagen skickas ut i rymden.
Europeiska rymdorganisationen släppte nyligen en massiv dataset från den mest kraftfulla satelliten som någonsin har kartlagt och utforskat Vintergatans stjärnor: Gaia. Han lyckades samla information om 1,7 miljarder stjärnor i vår galax, så att vi kunde skapa den mest komplexa 3D-kartan över Vintergatans stjärnor. Dessa är inte alla stjärnor, utan en storleksordning mer än vad som registrerades tidigare.
En av de underbara saker som Gaia kunde mäta var färgen och storleken på många stjärnor, från tråkiga röda dvärgar (och till och med bruna dvärgar) till stjärnrester som vita dvärgar, huvudsekvensstjärnor, jättar och superjättar som lyser ljusstarkt. Men Gaia observerade inte bara i det synliga utan också i de nära infraröda spektra, vilket innebär att han såg föremål som är dolda för människors ögon. Bland dem finns superkalla stjärnor, både jättar och dvärgar. Och Dysonsfärer, om de finns och har specifika temperatur / ljusstyrka profiler.
Den stora, djärva linjen som korsar diagrammet från nedre vänster till övre högra hörnet är den huvudsekvens som innehåller stjärnorna som smälter samman väte till helium. Överst till höger finns stjärnor i en jätte- eller superjättfas: de bränner tyngre element och expanderar till mycket större storlekar. Även om de lyser ljusare är deras temperatur lägre eftersom energin är utspridd över ett stort område som avger energi.
Dysonsfären gör ungefär samma sak, men med en vanlig eller lågmassastjärna. Du skapar en stor yta från vilken stjärnans energi kommer att fly, och den strålar ut vid en lägre temperatur samtidigt som den ger samma totala energi. Den teoretiska infraröda signaturen borde ge oss en liknande sfär, men Gaia-satelliten föreslog ett annat alternativ, upptäckt av Eric Zakrisson: skillnaden mellan avståndet baserat på ljusstyrka och parallaxavståndet.
Parallaxmetoden, som har använts sedan 1800-talet, innebär att man observerar förändringen i position för en stjärna bredvid en mer avlägsen bakgrundsstjärna. Om stjärnans parallax- och ljusstyrkaavstånd inte sammanfaller kan detta förklara den främmande megastrukturen … eller att stjärnan är i ett binärt system.
När du räknar ut ett avstånd baserat på det ljus du observerar och sedan mäter det på ett helt annat sätt (med geometri), bör de två siffrorna matcha. Det faktum att Gaia såg flera avvikelser kunde indikera olika saker, inklusive utlänningarnas strukturer. Den mänskliga naturen är sådan att vi omedelbart söker den mest fantastiska förklaringen. Men en mer vardaglig och rimlig anledning skulle vara att stjärnor har dubbla följeslagare: detta är ett ganska vanligt fenomen i universum. Bristen på överflödig infraröd strålning som krävs för strukturer som Dysonsfären leder oss bort från hypotesen om utomjordingar och deras strukturer.
Ett antal observatorier, inklusive Gaia-rymdfarkosten, har teknologier som i princip kan detektera Dysonsfärer som ligger flera tusen ljusår från jorden, förutsatt att de ligger på samma avstånd från en stjärna som solen som jorden är från vår stjärna. Den röda dvärgstjärnan ska vara synlig i Gaias ögon med en liten Dysonsfär upp till hundra ljusår borta, men en jätte- eller superjättestjärna skulle vara synlig från nästan var som helst i galaxen. Bland de 1,7 miljarder objekt som Gaia samlade kunde man hitta Dysonsfärer under konstruktion. Och genom att jämföra data från infraröda observatorier kunde man hitta färdiga Dysonsfärer som avger tillräckligt med energi. Vid tidpunkten för denna publikation har dock ingen Dysonsfär hittats i Vintergatan.
Men det betyder inte att de inte finns; detta betyder att, om de är, har vi ännu inte sett dem. Dysons sfärer kan vara längre än Gaia ser, nära mindre stjärnor. Infraröda observatorier som WISE definierar sökningens gränser och nästa generations observatorier kan eventuellt upptäcka en signatur om värmeavlägsnande från ett sådant objekt.
Med tanke på hela spektrumet av observatorier som har undersökt himlen är det relativt säkert att säga att vi ännu inte har hittat några Dysonsfärer just nu. Kanske, någonstans, finns det intelligenta utomjordingar som använder all energi från deras stjärnor och skapar enorma transplanetära imperier, men det finns inget bevis på detta. Det finns bara en rimlig slutsats: vår galax, så långt vi kan bedöma, har inte dessa gigantiska främmande strukturer.
Ilya Khel