Как Гея би могла да помогне за намирането на сферите на Дайсън

Вижте по-големи. | Концепцията на художниците за сфера на Дайсън. Забележете малката луна или планета от лявата страна, като са опустошени за суровини. Това изображение - наречено Shield World Construction - е на Адам Бърн. Повече за това тук. Чрез FantasyWallpapers.com.

При обмислянето на извънземен разум, една от най-мъчителните идеи е, че свръх напреднала извънземна цивилизация може да изгради огромна структура около своята родна звезда, за да събере значителна част от енергията на звездата. Тази хипотетична мегаструктура е известна като Dyson сфера. Това е научно-фантастично звучащо понятие, но някои учени също сериозно са го обмислили. Тази седмица се появи история за това как мисията на Gaia на Европейската космическа агенция - чиято основна цел е да създаде 3D карта на нашата галактика Млечен път - може да бъде от значение за търсенето на сферите на Дайсън.

В миналото търсенията на сферите на Дайсън бяха съсредоточени върху търсене на признаци на излишно инфрачервено или топлинно излъчване в близост до звезда. Това ще бъде подписващо предаване, но досега тези опити се появиха празни. Новото рецензирано проучване - публикувано в Astrophysical Journal на 18 юли 2018 г. и по-късно описано в Astrobites - предлага да се търсят сфери на Дайсън с малко или никакво инфрачервено излишък. С други думи, тя описва техника, която не се е опитвала преди.

Ерик Закрисън от университета в Упсала в Швеция ръководи новото проучване. Тя се фокусира върху тип сфера на Дайсън, която би била пропусната при предишни търсения, фокусирани върху инфрачервено лъчение.

Да предположим, че гледате към сферата на Дайсън. Какво ще видите? Видимата светлина на звездата ще бъде намалена значително, тъй като самата сфера на Дайсън - по своето естество - би обграждала най-вече звездата с цел събиране на енергия. Звездата ще продължи да свети; би светеше на вътрешната част на сферата на Дайсън. Предполага се, че радиацията на звездата би загрявала сферата. Според по-ранни мисли на учените по тази тема, сферата на Дайсън трябва да има температура между 50 и 1000 Келвин (от -370 до 1300 градуса по Фаренхайт; -220 до 730 градуса по Целзий). При тази температура радиацията от сферата би достигнала пик в инфрачервените дължини на вълната.

Това беше по-ранната идея, до проучването на Закрисън.

Изглед от небето към Млечния път и съседните галактики от мисията Гая. Този изглед включва измервания на близо 1, 7 милиарда звезди. Изображение чрез консорциум за обработка и анализ на данни на Gaia (DPAC) / A. Moitinho / AF Silva / M. Barros / C. Барата - Университет в Лисабон, Португалия / H. Savietto - Fork Research, Португалия.

Проучването му предполага възможността сферата да бъде съставена от различен вид материал от това, което се предполагаше по-рано. Да предположим, че този материал е имал способността да затъмнява светлината на звездата еднакво на всички дължини на вълната? Това би го превърнало в така наречения сив абсорбер и би повлияло значително на методите, използвани за търсене на сфери на Дайсън. Ако измерите разстоянието на звездата спектрофотометрично - сравнявайки наблюдавания поток и спектър на звездата със стандартните модели на звездни емисии - тогава измерванията биха подсказали, че звездата е по-далеч, отколкото всъщност е.

Но тогава, ако измерихте разстоянието на звездата по метода на паралекса на, ще получите различно число. Методът на паралакса съпоставя привидното движение на близка звезда на фона на звездите, тъй като Земята се движи от едната страна на орбитата си към друга през период от, да речем, шест месеца. Размерът на сферата на Дайсън може да бъде определен чрез сравняване на разликата в разстоянията между тези два метода. Колкото по-голяма е разликата, толкова по-голямо е количеството на повърхността на звездата, което е затъмнено от сферата.

Сега, благодарение на новите данни от мисията Гая, астрономите могат да направят тези сравнения, които на теория биха могли да открият сфера на Дайсън. От новото изследване:

Звезда, закрепена в сфера на Дайсън с висока покриваща фракция, може да се прояви като оптически сублимиращ обект със спектрофотометрична оценка на разстоянието, значително превишаваща разстоянието му от паралакс. Използвайки този критерий, мисията Gaia ще дойде в следващите години за търсене в сферата на Dyson, които са допълващи търсенията, базирани на подписите на топлина на инфрачервена дължина на вълната. Ограничено търсене от този тип е възможно и в текущото време, като се комбинират разстояния от паралела на Gaia със спектрофотометрични разстояния от наземни проучвания. Тук обсъждаме достойнствата и недостатъците на тази техника и извършваме ограничено търсене на кандидати в сферата на Дайсън в извадката от звезди, общи за Gaia Data Release 1 и Radial Velocity Experiment (RAVE), издаване на данни 5. Откриваме, че малка част от звездите наистина показват разминавания на разстоянията от типа, очаквано за почти пълни сфери на Дайсън.

С други думи, използвайки този нов метод, астрономите са намерили кандидат звезди от сферата на Дайсън.

Графика, показваща разпределение на покриващите фракции за всички звезди в базата данни Gaia-RAVE се припокриват (вляво) и само за тези звезди с по-малко от 10 процента грешка в разстоянието им от паралакса на Gaia и по-малко от 20 процента грешка в спектрофотометричното им разстояние RAVE (вдясно). Ако разстоянието на паралакса е по-малко от спектрофотометричното разстояние, това се тълкува като отрицателна покриваща фракция и може да бъде индикация за сфера на Дайсън, заобикаляща тази звезда. Изображение чрез Zackrisson et al. 2018.

Понастоящем мисията на Gaia представя триизмерна карта на нашата галактика, осигуряваща безпрецедентни измервания на позиционни и радиални скорости с най-високата точност досега. Целта е да се извърши стереоскопично и кинематично преброяване на около един милиард звезди в галактиката Млечен път и в Местната група галактики.

Както се случва, тези данни са много полезни при търсене на сфери на Дайсън.

Използвайки разстоянията на паралакса от първото освобождаване на данни на Гая, Закрисън и неговите колеги сравняват тези данни с предварително измерени спектрофотометрични разстояния от експеримента с радиална скорост (RAVE), който взема спектри на звезди по Млечния път. Това доведе до преценка какъв процент от всяка звезда може да бъде блокиран от материала на сферата на Дайсън.

Илюстрация как Гая измерва разстоянията до повечето звезди в Млечния път с безпрецедентна точност. Изображение чрез S. Brunier / ESO; Графичен източник: ESA.

Разбира се, за да разберем дали някое от тях всъщност може да бъде кандидати в сферата на Дайсън, изисква допълнителен анализ. Закрисън и неговият екип решиха да се съсредоточат върху звездите с основна последователност (като слънцето), спектрални типове F, G и K и стесняха тези до тези, които показват потенциална блокираща фракция, по-голяма от 0, 7. По-големите гигантски звезди бяха премахнати от набора от данни, тъй като техните спектрофотометрични разстояния са склонни да се надценяват в сравнение с главните последователности.

Само това остави само шест възможни кандидата. След това тези лица бяха ограничени до само двама, след като бяха елиминирани четирима кандидати поради проблеми със самите данни. Един от тях, звездата TYC 6111-1162-1, тогава се смяташе за най-добрият оставащ кандидат.

Концепцията на художника за Гая в космоса. Изображение чрез D. DUCROS / ESA.

И така ... открита ли е първата сфера на Дайсън? Простият отговор е, че все още не знаем. Звездата, джудже от сорт в късна градина, изглежда има търсените характеристики, но са необходими повече данни. Никаква друга странност, свързана с проблемите, не е открита в данните, но звездата също е била бинарна система, състояща се от две звезди (другата е малко бяло джудже), която може да обясни резултатите - но никоя от тях все още не е сигурна. Ще бъде необходимо допълнително проучване на звездата, включително използване на бъдещи издания на данни от Gaia, за да се определи какво наистина се случва тук. От новото изследване:

За да хвърлим светлина върху свойствата на обектите в тази по-далечна популация, ние представяме последваща спектроскопия с висока разделителна способност за една от тези звезди, късното джудже от тип F TYC 6111-1162-1. Спектрофотометричното разстояние на този обект е около два пъти по-голямо от паралекса му Gaia и няма откриваем инфрачервен излишък. Въпреки че нашият анализ до голяма степен потвърждава звездните параметри и спектрофотометричното разстояние, изведено от RAVE, правдоподобно обяснение за несъответстващите оценки на разстоянието на този обект е, че астрометричното решение е компрометирано от невидим двоичен спътник, вероятно доста масивно бяло джудже. Този сценарий може да бъде допълнително тестван чрез предстоящи издания на данни от Gaia.