Инопланетяне могли строить орбитальные империи. Но космос стёр все доказательства
NewsMakerДаже если кто-то построил сферу Дайсона, она уже успела рассыпаться в пыль.
В 2015 году астроном Табета Бояджян и её коллеги объявили об открытии странных колебаний яркости звезды, находящейся в полутора тысячах световых лет от Земли. Этот загадочный объект получил имя «звезда Бояджян» или просто «Tabby's Star». Удивительные и нерегулярные затемнения света, доходящего от неё до наших телескопов , быстро стали поводом для обсуждений, гипотез и научных дебатов. Среди самых смелых версий звучала идея о наличии вокруг звезды мегаструктуры, наподобие сферы Дайсона — гигантского искусственного объекта, охватывающего светило с целью улавливать его энергию. Хотя в случае конкретной звезды Бояджян эта гипотеза была в итоге отвергнута, сама концепция таких масштабных конструкций осталась в фокусе научного интереса.
Новое исследование, опубликованное в журнале The Astrophysical Journal, возвращает эту тему в научную повестку. Брайан Лаки из проекта Breakthrough Listen в Оксфорде поставил вопрос иначе: если даже каждая звезда во Вселенной на каком-то этапе своей жизни становится домом для разумной жизни, то насколько вообще вероятно, что мы сможем её заметить? Ответ оказывается тревожным: вероятность увидеть признаки технологической активности резко снижается, если такие «техносигнатуры» — например, мегаструктуры — существуют недолго. Однако если подобные объекты способны пережить свои цивилизации, шанс на их обнаружение возрастает.
С ростом технологического уровня человечество всё острее ощущает нехватку энергии, и предположение, что иные цивилизации пойдут тем же путём, кажется вполне разумным. Освоив энергию, доступную на поверхности своей планеты, внеземной разум, по логике, может перейти к захвату полной мощности своей звезды. Такой шаг требует строительства глобальной структуры, частично или полностью охватывающей светило. Классическая сфера Дайсона — это тонкая оболочка, собранная из переработанных планет и других массивных тел системы. Однако, как ещё в 1960 году отметил сам Фриман Дайсон, ссылаясь на идеи фантаста Олафа Стэплдона, полностью замкнутая оболочка нестабильна и разрушается под действием внутренних напряжений и гравитационного дисбаланса.
Поэтому физики рассматривают более реалистичный вариант — рой Дайсона. Это не цельная конструкция, а система из отдельных элементов, вращающихся вокруг звезды. Каждый из них может быть как орбитальной электростанцией, так и потенциальным обитаемым модулем. Даже если такой рой покрывает ничтожную долю — всего одну десятитысячную сферической поверхности на расстоянии орбиты Земли, — он способен собирать энергии в два миллиона раз больше, чем поступает на нашу планету.
По мере того как рой разрастается и приближается к полной оккупации всей площади вокруг звезды, цивилизация переходит в категорию так называемого типа II по шкале Кардашева — системы, способной использовать всю энергию своей звезды. Однако энергия — не единственная цель. Ещё одна причина строить такие мегасооружения — оставить след. Если цивилизация исчезнет, её рукотворный след, вращающийся вокруг звезды, может ещё миллионы лет быть видимым из других уголков галактики, становясь техносигнатурой, передающей информацию сквозь пространство и время.
Лаки показывает, что даже если вся цивилизация исчезнет, остатки её мегаструктуры способны временно сохраняться — но далеко не вечно. Элементы роя могут частично заслонять свет звезды, как это происходит при транзитах планет — методе, благодаря которому астрономы открыли большую часть известных экзопланет. Однако стабильность такой системы требует либо активного управления, либо надёжной автономной навигации. Без этого каждая из независимых платформ начнёт постепенно отклоняться от траектории из-за гравитационного влияния других тел системы. В итоге происходят столкновения, перерастающие в каскад — явление, известное по аналогии с земной орбитой как синдром Кесслера: лавина обломков, вызывающая новые разрушения.
Используя аналитические расчёты , Лаки показывает, что даже при минимальном количестве элементов — не менее 340 для звезды типа Солнца — неизбежно начинается деградация системы. Если размеры элементов сравнимы с планетами, но сами они гораздо тоньше, то при случайных начальных скоростях среднее время между двумя столкновениями составляет около миллиона лет. Однако из-за статистического разброса первое фатальное столкновение произойдёт значительно раньше, и полный переход к разрушительной каскадной фазе займёт всего 41 тысячу лет. Это ничтожно малый срок, если цель — оставить послание в космосе, переживающее саму цивилизацию.
Устойчивость конструкции сильно зависит от параметров звезды. Например, если вокруг красного гиганта с радиусом, превышающим солнечный в 25 раз, разместить рой из минимум 4800 элементов, время его разрушения увеличивается до 5,3 миллиардов лет. Но для красного карлика — маленькой и тусклой звезды — минимальный рой из 11 платформ распадётся всего за четыре месяца. Простейшая система в таких условиях оказывается обречённой почти сразу.
Лаки также исследует более устойчивую конфигурацию, в которой элементы роя размещаются не в одной сфере, а по концентрическим кольцам, подобно спутникам Земли, вращающимся на разных высотах. Это снижает вероятность межорбитальных столкновений, однако внутри каждого пояса они всё равно будут происходить через десятки тысяч лет.
В конечном итоге вывод остаётся жёстким: без постоянного обслуживания любая мегаструктура обречена на разрушение в течение нескольких миллионов лет. А это как раз сопоставимо со временем, за которое разумная жизнь могла бы распространиться по галактике.
Кроме внутренней нестабильности, свою роль играют и внешние факторы: давление излучения звезды, её неидеальная сферичность, а также гравитационные помехи от массивных тел системы. Так, гравитационное влияние Юпитера способно разрушить рой на расстоянии орбиты Земли за несколько сотен тысяч лет.
В теоретической перспективе Лаки рассматривает и куда более масштабный вариант — цивилизацию уровня III по шкале Кардашева. Такая сверхразвитая форма жизни стремилась бы захватить всё излучение в пределах целой галактики. Ради этого она могла бы полностью разобрать все планеты и астероиды, лишив галактику шансов на зарождение новой жизни. После гибели роя воцарилась бы абсолютная пустота — ничто не смогло бы вновь породить биологическое начало в стерилизованном звёздном пустыре. Подобные гипотезы остаются в центре дискуссий о поиске внеземных цивилизаций и анализе космических сигналов .
В 2015 году астроном Табета Бояджян и её коллеги объявили об открытии странных колебаний яркости звезды, находящейся в полутора тысячах световых лет от Земли. Этот загадочный объект получил имя «звезда Бояджян» или просто «Tabby's Star». Удивительные и нерегулярные затемнения света, доходящего от неё до наших телескопов , быстро стали поводом для обсуждений, гипотез и научных дебатов. Среди самых смелых версий звучала идея о наличии вокруг звезды мегаструктуры, наподобие сферы Дайсона — гигантского искусственного объекта, охватывающего светило с целью улавливать его энергию. Хотя в случае конкретной звезды Бояджян эта гипотеза была в итоге отвергнута, сама концепция таких масштабных конструкций осталась в фокусе научного интереса.
Новое исследование, опубликованное в журнале The Astrophysical Journal, возвращает эту тему в научную повестку. Брайан Лаки из проекта Breakthrough Listen в Оксфорде поставил вопрос иначе: если даже каждая звезда во Вселенной на каком-то этапе своей жизни становится домом для разумной жизни, то насколько вообще вероятно, что мы сможем её заметить? Ответ оказывается тревожным: вероятность увидеть признаки технологической активности резко снижается, если такие «техносигнатуры» — например, мегаструктуры — существуют недолго. Однако если подобные объекты способны пережить свои цивилизации, шанс на их обнаружение возрастает.
С ростом технологического уровня человечество всё острее ощущает нехватку энергии, и предположение, что иные цивилизации пойдут тем же путём, кажется вполне разумным. Освоив энергию, доступную на поверхности своей планеты, внеземной разум, по логике, может перейти к захвату полной мощности своей звезды. Такой шаг требует строительства глобальной структуры, частично или полностью охватывающей светило. Классическая сфера Дайсона — это тонкая оболочка, собранная из переработанных планет и других массивных тел системы. Однако, как ещё в 1960 году отметил сам Фриман Дайсон, ссылаясь на идеи фантаста Олафа Стэплдона, полностью замкнутая оболочка нестабильна и разрушается под действием внутренних напряжений и гравитационного дисбаланса.
Поэтому физики рассматривают более реалистичный вариант — рой Дайсона. Это не цельная конструкция, а система из отдельных элементов, вращающихся вокруг звезды. Каждый из них может быть как орбитальной электростанцией, так и потенциальным обитаемым модулем. Даже если такой рой покрывает ничтожную долю — всего одну десятитысячную сферической поверхности на расстоянии орбиты Земли, — он способен собирать энергии в два миллиона раз больше, чем поступает на нашу планету.
По мере того как рой разрастается и приближается к полной оккупации всей площади вокруг звезды, цивилизация переходит в категорию так называемого типа II по шкале Кардашева — системы, способной использовать всю энергию своей звезды. Однако энергия — не единственная цель. Ещё одна причина строить такие мегасооружения — оставить след. Если цивилизация исчезнет, её рукотворный след, вращающийся вокруг звезды, может ещё миллионы лет быть видимым из других уголков галактики, становясь техносигнатурой, передающей информацию сквозь пространство и время.
Лаки показывает, что даже если вся цивилизация исчезнет, остатки её мегаструктуры способны временно сохраняться — но далеко не вечно. Элементы роя могут частично заслонять свет звезды, как это происходит при транзитах планет — методе, благодаря которому астрономы открыли большую часть известных экзопланет. Однако стабильность такой системы требует либо активного управления, либо надёжной автономной навигации. Без этого каждая из независимых платформ начнёт постепенно отклоняться от траектории из-за гравитационного влияния других тел системы. В итоге происходят столкновения, перерастающие в каскад — явление, известное по аналогии с земной орбитой как синдром Кесслера: лавина обломков, вызывающая новые разрушения.
Используя аналитические расчёты , Лаки показывает, что даже при минимальном количестве элементов — не менее 340 для звезды типа Солнца — неизбежно начинается деградация системы. Если размеры элементов сравнимы с планетами, но сами они гораздо тоньше, то при случайных начальных скоростях среднее время между двумя столкновениями составляет около миллиона лет. Однако из-за статистического разброса первое фатальное столкновение произойдёт значительно раньше, и полный переход к разрушительной каскадной фазе займёт всего 41 тысячу лет. Это ничтожно малый срок, если цель — оставить послание в космосе, переживающее саму цивилизацию.
Устойчивость конструкции сильно зависит от параметров звезды. Например, если вокруг красного гиганта с радиусом, превышающим солнечный в 25 раз, разместить рой из минимум 4800 элементов, время его разрушения увеличивается до 5,3 миллиардов лет. Но для красного карлика — маленькой и тусклой звезды — минимальный рой из 11 платформ распадётся всего за четыре месяца. Простейшая система в таких условиях оказывается обречённой почти сразу.
Лаки также исследует более устойчивую конфигурацию, в которой элементы роя размещаются не в одной сфере, а по концентрическим кольцам, подобно спутникам Земли, вращающимся на разных высотах. Это снижает вероятность межорбитальных столкновений, однако внутри каждого пояса они всё равно будут происходить через десятки тысяч лет.
В конечном итоге вывод остаётся жёстким: без постоянного обслуживания любая мегаструктура обречена на разрушение в течение нескольких миллионов лет. А это как раз сопоставимо со временем, за которое разумная жизнь могла бы распространиться по галактике.
Кроме внутренней нестабильности, свою роль играют и внешние факторы: давление излучения звезды, её неидеальная сферичность, а также гравитационные помехи от массивных тел системы. Так, гравитационное влияние Юпитера способно разрушить рой на расстоянии орбиты Земли за несколько сотен тысяч лет.
В теоретической перспективе Лаки рассматривает и куда более масштабный вариант — цивилизацию уровня III по шкале Кардашева. Такая сверхразвитая форма жизни стремилась бы захватить всё излучение в пределах целой галактики. Ради этого она могла бы полностью разобрать все планеты и астероиды, лишив галактику шансов на зарождение новой жизни. После гибели роя воцарилась бы абсолютная пустота — ничто не смогло бы вновь породить биологическое начало в стерилизованном звёздном пустыре. Подобные гипотезы остаются в центре дискуссий о поиске внеземных цивилизаций и анализе космических сигналов .