Fysiker beskriver ny klass av Dyson-sfären

Redan 1960 publicerade fysikern Freeman Dyson en ovanlig artikel i tidskriften Vetenskap med titeln Sök efter artificiella stellarkällor för infraröd strålning. I den beskrev han en hypotetisk struktur som helt kapslar in en stjärna för att fånga dess energi, som sedan har blivit känd som en Dyson-sfär.

Grundtanken är att alla tekniska civilisationer kräver allt större energikällor. När energin från deras hemplanet är helt slut, är nästa uppenbara källa moderstjärnan. Så en sådan civilisation kommer sannolikt att bygga ett skal runt sin stjärna som fångar den energi den producerar.

Naturligtvis måste en sådan sfär också utstråla den energi den absorberar och detta skulle ge en speciell signatur i den infraröda delen av spektrumet. En sådan källa för infraröd strålning skulle vara helt olik alla naturligt förekommande och på så sätt ge ett unikt sätt att upptäcka såsom avancerad civilisation.

Eftersom solliknande stjärnor verkar vara de mest uppenbara hemmen för avancerade civilisationer, har de flesta studier av Dyson-sfärer fokuserat på egenskaperna som dessa typer av system skulle ha när de byggdes inom den beboeliga zonen på ett avstånd av cirka 1 astronomisk enhet.

Dessa studier har dock avslöjat välkända begränsningar. Sådana sfärer tenderar att vara instabila och kräver enorma volymer material att bygga. Men det mest problematiska av allt, något eller vem som helst på ytan av dessa sfärer skulle uppleva låga gravitationsnivåer, ett problem som inte lätt kunde lösas med känd fysik.

Idag definierar Ibrahim Semiz och Salim Ogur vid Bogazici University i Turkiet en helt ny klass av Dyson-sfären. Istället för att tänka på en sfär runt en solliknande stjärna, betraktar Semiz och Ogur en sfär byggd runt en vit dvärg.

De säger att en sådan sfär skulle undvika några av de allvarligaste problemen och att det finns goda argument för att tro att de kan vara vanligare än de som Dyson ursprungligen föreställde sig.

Semiz och Ogur börjar med att diskutera livscykeln för de flesta stjärnor. Stjärnor tillbringar större delen av sitt liv i ett skede av sin livscykel som kallas huvudsekvensen. När de blir äldre sväller de dock upp och temperaturen i deras yttre atmosfär svalnar när de blir röda jättar.

Till slut exploderar dessa röda jättar och lämnar efter sig antingen ett svart hål, en neutronstjärna eller en vit dvärg. Varje stjärna med en massa mindre än ungefär fyra gånger vår sol är avsedd för detta sista alternativ. Så allt eftersom tiden går borde en betydande del av stjärnorna i universum vara vita dvärgar.

Semiz och Ogur hävdar att varje civilisation som utvecklas under sin sols huvudsekvens och sedan hittar ett sätt att överleva den röda jätten och supernovastadierna, förmodligen också kommer att hitta ett sätt att skapa en Dyson-sfär runt den överlevande vita dvärgen. Av den anledningen föreslår de att dessa stjärnor kan vara mer benägna att vara värd för en sådan struktur.

Dessutom är en vit dvärg en bättre värd för en Dyson-sfär. Semiz och Ogur påpekar att den beboeliga zonen runt en vit dvärg är närmare stjärnan, så en sådan sfär skulle vara mindre. De beräknar att en en meter tjock sfär byggd i den beboeliga zonen runt en vit dvärg skulle kräva cirka 10^23 kilo materia, bara lite mindre än månens massa.

Och eftersom sfären är mindre, skulle gravitationen som någon på ytan skulle uppleva också vara starkare, nästan jordliknande. Det gör den här typen av Dyson-sfärer till idealiska hem för tekniskt avancerade civilisationer med åtminstone en övergående likhet med vår egen.

Det finns dock en uppenbar nackdel. Eftersom vita dvärgar avger mindre energi än solliknande stjärnor, skulle en Dyson-sfär runt en vara mycket mindre lysande. Och det skulle göra det svårare att upptäcka. Så om några civilisationer i Vintergatan har nått detta stadium, kommer det att bli mycket svårare för oss att upptäcka dem.

Det är en intressant förlängning av de många analyserna av Dyson-sfärer som redan har slutförts. Och om den kartlägger en potentiell framtid för mänskligheten, har vi åtminstone tid på oss. Solen kommer så småningom att svälla för att bilda en röd jätte och till slut explodera och lämna efter sig en vit dvärg men vi har ungefär fem miljarder år på oss att komma på en överlevnadsplan.

Ref: arxiv.org/abs/1503.04376 : Dysonsfärer runt vita dvärgar

Dölj