Una nueva forma de detectar megaestructuras alienígenas

¿Cómo impulsar una civilización súper alienígena?Absorbe las estrellas.Utilizamos paneles solares para aprovechar la energía del sol.¿Y si escalamos esta idea a proporciones astronómicas?Rodea estrellas enteras con estructuras de recolección solar o satélites para impulsar un enorme imperio galáctico alienígena.Estas estructuras masivas se conocen como “mega estructuras”, en este caso, las “Dyson Spears”.Ya estamos tratando de detectar posibles macroestructuras en el espacio usando luz de desenfoques estelares y componentes macroestructurales infrarrojos.Sin embargo, estudios recientes ofrecen nuevos métodos de detección. Las esferas de Dyson pueden hacer que la estrella anfitriona se hinche y se enfríe.

gigante de caza

Las esferas de Dyson son solo una de las muchas ideas sobre cómo podría ser la tecnología extraterrestre, pero hasta ahora no se han realizado estudios sobre cómo tales estructuras podrían influir en la estructura y la evolución de las estrellas anfitrionas.

-Macy Houston

La Esfera de Dyson fue propuesta por primera vez por el astrónomo Freeman Dyson en la década de 1960.La idea es fascinante. La estructura en órbita está destinada a aprovechar el poder que sería lo suficientemente grande como para ser detectado en vastas áreas del universo.¿Cómo encontramos uno?

Primero, la Esfera de Dyson rodea la estrella.Es imposible envolver completamente una estrella (incluso si desarmamos todos los planetas del sistema) porque mantener una órbita esférica perfecta es difícil y es posible que todo el sistema solar no tenga suficiente material para hacerlo.Sin embargo, una estrella parcialmente encerrada es inusualmente borrosa.2015, Star KIC 8462852, también conocido como“La estrella de Tabby”Está tan oscuro que algunos han sugerido que las gigantescas megaestructuras en órbita pueden haber bloqueado parcialmente nuestra visión de las estrellas.

astrónomotabessa boyajian, fue el autor principal del artículo que publicó el descubrimiento del 22% de atenuación de la estrella, que lleva su nombre.En comparación, en los sistemas solares distantes, la luminancia suele ser inferior al 1% cuando se detecta el paso de planetas que oscurecen las estrellas.¿Era una Dyson Spear?Después de examinar los datos de cerca, lo más probable es que la atenuación sea un fenómeno natural causado por desechos en el sistema.Las búsquedas posteriores de búsqueda de inteligencia extraterrestre por radio (SETI) para Tabby’s Star no revelaron señales de radio artificiales detectables.

En segundo lugar, también puede detectar el calor residual emitido por Dyson Sphere.Los componentes de las estructuras gigantes calentadas por la energía estelar pueden emitir infrarrojos (calor) que pueden ser detectados por nuestros telescopios.^{Dakota del Norte} (Ojalá).Para que un material brille en luz visible, debe alcanzar los 525 grados centígrados (la temperatura a la que los elementos del horno comienzan a brillar).Sin embargo, los objetos más fríos aún no son “rojos”, pero se pueden ver en luz infrarroja mientras orbitan una estrella.

tercera,nueva investigaciónpormacy hustonYjason t wrightInvestigadores de la Universidad Estatal de Pensilvania muestran herramientas adicionales en su búsqueda de Esferas de Dyson, que son cambios físicos en las propias estrellas debido a estructuras hechas por el hombre.

Cuando encapsula una estrella en una estructura gigante, la estrella puede comenzar a experimentar la retroalimentación de su propia energía.El componente Dyson Sphere puede reflejar parte de la radiación de la estrella que vuelve a caer hacia la estrella.Alternativamente, mientras que el componente absorbe el calor de la estrella, puede volver a irradiar parte de esa energía hacia la estrella como calor residual.A la estrella le suceden cosas extrañas cuando devuelve parte de su energía. La estrella se expande y comienza a enfriarse.Parece contradictorio que una estrella inmersa en energía de auto-retroalimentación en realidad se enfríe.El efecto es más fuerte dependiendo del tipo de estrella.¿Que pasa?

bolas brillantes

Una de mis cosas favoritas de este proyecto es que recreé algunas simulaciones antiguas de estrellas irradiadas antes de la parte de la esfera de Dyson y descubrí que la literatura anterior sobre el destino de las estrellas irradiadas de baja masa estaba equivocada.Hemos demostrado con modelos estelares más modernos que la expansión y el enfriamiento prolongan la vida útil, pero hemos encontrado lo contrario en trabajos anteriores.

-Macy Houston

Las estrellas no comparten todas la misma anatomía.Las estrellas liberan mucha energía al fusionar hidrógeno en el núcleo en una reacción nuclear, convirtiendo el hidrógeno en helio.La tasa de fusión crea dos regiones diferentes dentro de la estrella: una región de radiación y una región de convección.Un área de convección imaginable como una rampa de lava.Una burbuja de líquido caliente se calienta, sube, se enfría y luego vuelve a caer.Una zona de convección requiere una diferencia o gradiente de temperatura entre el comienzo (más caliente) y el final (más frío) de la zona para crear un ciclo de calefacción y refrigeración.

En la región de radiación, la energía se mueve principalmente hacia el exterior y puede abandonar la estrella o crear una zona de convección en las elevaciones más altas de la estrella.Dónde/si existen estas regiones dentro de una estrella depende de la masa de la estrella.Las estrellas de baja masa queman hidrógeno a un ritmo más lento que las estrellas de gran masa.La tasa de combustión de fusión y la temperatura del núcleo de la estrella cambian la disposición interna de la estrella en las regiones de convección y radiación.

Si una estructura grande, como una esfera de Dyson, produce retroalimentación al devolver parte de la energía de la estrella, la estrella se verá afectada por la retroalimentación de manera diferente dependiendo de dónde se encuentren las regiones de radiación y convección de esa estrella.Para determinar el cambio global de una estrella, Houston y Wright crearon cuatro simulaciones de estrellas diferentes: estrella de 0,2 masas solares (la masa de nuestro sol), estrella de 0,4 masas solares, estrella de 1 masa solar y estrellas de 2 masas solares. estrella.Cada una de las cuatro estrellas se simuló con niveles de retroalimentación estelar que oscilaban entre el 1 y el 50 %, y se realizaron simulaciones para evolucionar la estrella durante toda su vida útil.

estrellas convectivas (0,2 y 0,4 masas solares)

Las estrellas con poca masa son principalmente convectivas.La retroalimentación a la estrella llega a esta zona convectiva y regresa al núcleo de la estrella.Devolver energía al núcleo de la estrella en realidad ralentiza la fusión, lo que hace que la temperatura interna del núcleo baje. Este es un nuevo hallazgo del equipo que refuta investigaciones anteriores sobre el efecto de la retroalimentación en las estrellas.Esta es la parte no intuitiva.¿Por qué la energía que regresa al núcleo enfría la temperatura del núcleo?

Las estrellas se mantienen unidas por la gravedad, que las aplasta con su propio peso.Esta abrumadora fuerza gravitatoria ejerce presión sobre el núcleo de la estrella, aumentando su temperatura y provocando que todos los átomos choquen entre sí, provocando la fusión nuclear.La energía de fusión contrarresta la gravedad y equilibra el colapso de la estrella.Entra la gravedad y sale la energía.

Sin embargo, cuando la energía adicional regresa al núcleo, ese equilibrio se altera y la estrella puede expandirse hacia afuera en contra de la gravedad.Los átomos en el núcleo de una estrella se mueven más lejos y más lentamente y, como resultado, no chocan entre sí con tanta frecuencia.Dado que la fusión requiere colisiones de átomos, la disminución de la tasa de colisión reduce la tasa de fusión.Sin embargo, a medida que disminuye la tasa de fusión, la vida útil de la estrella aumenta significativamente.Una retroalimentación del 50% podría duplicar la vida útil de una estrella de 0,2 masa solar.Las estrellas de baja masa ya tienen tiempos de vida más allá de la edad actual del universo, pero la retroalimentación podría tardar cientos de miles de millones de años más allá.

La energía devuelta también reduce la diferencia de temperatura entre la parte superior de la zona de convección y la parte inferior de la zona de convección porque la parte superior más fría de la zona ahora se calienta con la energía retroalimentada de la esfera de Dyson.Como resultado, el cinturón convectivo estelar puede transformarse parcialmente en una banda radiativa.A medida que la convección generalmente comienza a devolver masa y energía a la estrella, el nuevo campo de radiación se extiende hacia afuera y la estrella comienza a expandirse.La retroalimentación del 50 % aumenta el radio de la estrella en un 15 %.En general, la estrella no cambia su temperatura porque su temperatura central más fría se compensa con el aumento de la temperatura de la superficie debido a la retroalimentación.

Estrellas radiantes (1 y 2 masas solares)

Las estrellas masivas irradian más calor que las estrellas convectivas.La porción radiativa de la estrella resiste la retroalimentación, alejando la energía adicional.A diferencia de las estrellas convectivas, la vida útil de la estrella no se ve relativamente afectada, ya que la retroalimentación no puede llegar al núcleo de la estrella, por lo que la tasa de fusión permanece constante.

El cambio más dramático en el radio es una estrella de 1 masa solar.1 estrella de masa solar tiene un exterior convectivo delgado que contiene el 2% de su masa total.La retroalimentación entrante se acumula en la transición entre esta capa delgada y el interior radiante más profundo, creando un pico en la temperatura.El exterior convectivo comienza a deformarse e hincharse más radialmente.Debido a que el cinturón convectivo en expansión es tan poco profundo, el modelo de retroalimentación del 50% permite que la estrella se expanda más fácilmente para crecer hasta tres veces su radio normal.

Los núcleos de las estrellas más masivas no se enfrían, pero la retroalimentación hacia la superficie queda atrapada por el campo radiativo, lo que podría indicar un calentamiento general de estas estrellas.Además del oscurecimiento de la luz de las estrellas del componente Dyson Sphere y la luz infrarroja brillante, estos cambios físicos en el tamaño o la temperatura de las estrellas podrían ser “palabras” indicativas de la existencia de macroestructuras.

eones de la eternidad

Creo que mucho del trabajo de SETI se enfoca en lo que podemos detectar, pero también es interesante pensar en lo que estas tecnologías podrían significar para la vida que las creó.¿Cómo les afecta y qué les enseña acerca de sus motivos?¿Se puede usar la retroalimentación de la esfera Dyson para extender intencionalmente la vida de una estrella?

-Macy Houston

El efecto de retroalimentación en sí mismo puede ser útil para proyectos de ingeniería estelar en civilizaciones extraterrestres avanzadas.En general, cuanto más retroalimentación, menos eficiente es la Esfera de Dyson porque la energía se pierde de regreso a la estrella.Sin embargo, las esferas de Dyson pueden diseñarse para generar intencionalmente la mayor cantidad de retroalimentación posible para aumentar la vida útil de una estrella determinada.Quizás su civilización avanzada planee con anticipación y decida que necesitará cientos de miles de millones de años más de energía.

Alternativamente, puede crear un tipo de Dyson Sphere llamado propulsor Shakadov.Los propulsores de Shkadov son esencialmente del tipo “frío” Dyson Sphere, que son espejos gigantes que reflejan casi toda la energía estelar.Colocar un espejo en un solo lado de la estrella permite que la energía reflejada cambie la dirección de la estrella en el espacio.En aproximadamente mil millones de años, las civilizaciones podrían trasladar todo el sistema solar a otras partes de la galaxia durante miles de años luz.¡Oye, tal vez tu sistema solar esté en alguna parte!Un espejo cósmico gigante como este es realmente brillante y telescópico.

Nuestro nuevo telescopio espacial súper grande, James Webb, verá el espacio en infrarrojo. En otras palabras, se puede usar para escanear el calor de la Esfera Dyson brillante y su efecto en la estrella anfitriona.Los resultados de estas simulaciones nos ayudan a saber de antemano lo que estamos buscando.Vivimos en uno de los tiempos más fascinantes en nuestra búsqueda de vida extraterrestre, donde nuestras herramientas de observación son más poderosas que nunca. Tal vez lo suficientemente poderoso como para ver cómo la arquitectura de la civilización doma a los gigantes resplandecientes.

Características de la imagen:Dyson Spears representado en videojuegos“Stellaris”, desarrollado y publicado por Paradox Interactive.Usado con permiso.captura de pantalla del autor