Сферы Дайсона вокруг белых и красных карликов могут оказаться гораздо заметнее, чем считалось

Одним из самых известных признаков существования высокоразвитых внеземных цивилизаций считается сфера Дайсона — гипотетическая мегаструктура, полностью окружающая звезду и перехватывающая практически всю её энергию. В новой работе американский физик Амирнезам Амири решил посмотреть на эту идею с практической стороны: вокруг каких звёзд подобные сооружения было бы выгоднее строить и где их легче всего искать. 

Основной вывод статьи довольно неожиданный. Если раньше в подобных рассуждениях чаще фигурировали звёзды солнечного типа, то автор показывает, что гораздо более привлекательными кандидатами могут быть белые карлики и красные карлики спектрального класса M. Обе категории обладают сравнительно небольшой светимостью, но при этом способны стабильно излучать энергию миллиарды, а красные карлики — даже триллионы лет. Это делает их весьма удобными источниками энергии для гипотетической цивилизации. 

Работа основана на простом законе теплового равновесия. Если сфера Дайсона полностью поглощает излучение звезды, то вся эта энергия должна быть переизлучена в виде собственного теплового излучения. По мере увеличения радиуса сферы её температура уменьшается пропорционально квадратному корню из расстояния до звезды. При этом полная светимость остаётся неизменной — меняется лишь длина волны, на которой объект излучает наиболее интенсивно. 

Равновесная температура сферы Дайсона 

(цитируется по работе https://arxiv.org/pdf/2602.23270)

Автор вычислил температуры таких сфер для нескольких типичных белых и красных карликов. Для конструкций радиусом около одной астрономической единицы температура оказывается порядка 110 К для красного карлика и около 40–50 К для белого карлика. Такие объекты должны светиться преимущественно в среднем и дальнем инфракрасном диапазоне. Именно там их и следует искать. 

Интересно и то, как подобные мегаструктуры выглядели бы на диаграмме Герцшпрунга—Рассела. Вместо обычной звезды наблюдатель увидел бы холодный источник с той же полной светимостью, но значительно более низкой эффективной температурой. На диаграмме такие объекты оказываются в области, практически не занятой естественными звёздами, что потенциально делает их заметными кандидатами для поиска признаков технологически развитых цивилизаций. 

Полный болометрический поток для сферы Дайсона 

(цитируется по работе https://arxiv.org/pdf/2602.23270)

Автор также обсуждает возможные стратегии поиска. По его мнению, перспективными целями являются близкие белые и красные карлики из каталогов Gaia и TESS. Их предлагается обследовать с помощью инфракрасных обзоров WISE и последующих наблюдений космического телескопа Джеймса Уэбба. Искусственная сфера должна выглядеть как почти идеальный источник теплового излучения без характерных спектральных особенностей, свойственных пылевым дискам или другим естественным объектам. 

При этом важно понимать, что сама статья не предлагает нового метода обнаружения сфер Дайсона и не сообщает о каких-либо найденных кандидатах. Фактически это теоретическая работа, которая объединяет хорошо известные модели сфер Дайсона с современными представлениями о белых и красных карликах и показывает, где именно подобные объекты могли бы располагаться на диаграмме Герцшпрунга—Рассела и в каком диапазоне длин волн их рациональнее искать. 

С научной точки зрения новизна работы скорее методическая, чем концептуальная. Однако она представляет интерес как ещё один шаг к формированию конкретных критериев поиска техносигнатур в уже существующих и будущих инфракрасных обзорах неба.

Домашнее чтение:

📖 - https://arxiv.org/pdf/2602.23270

✊

-----

СПРАВКА

Реплика д-ра Макса

Красные карлики / Белые карлики

Реплика

Почему так?

На первый взгляд кажется, что сфера Дайсона вокруг белого карлика должна быть горячее. Всё-таки поверхность белого карлика раскалена сильнее, чем у красного карлика. Но здесь нас подводит интуиция.

Дело в том, что сферу нагревает не температура поверхности звезды, а количество энергии, которое звезда излучает в целом. А белый карлик, несмотря на свою высокую температуру, имеет размер, сравнимый с Землёй. Его площадь настолько мала, что суммарная светимость оказывается в десятки раз ниже, чем у обычного красного карлика.

Поэтому на одинаковом расстоянии сфера Дайсона вокруг белого карлика получает гораздо меньше энергии и нагревается всего до нескольких десятков кельвинов. Зато именно такие холодные объекты должны ярко светиться в среднем и дальнем инфракрасном диапазоне, где их и предлагают искать авторы работы. Иногда самая горячая звезда оказывается вовсе не самым мощным источником энергии.

СПРАВКА

H-R Диаграмма

Красные карлики / Белые карлики

Диаграмма

Диаграмма Герцшпрунга-Рассела

Диаграмма Герцшпрунга—Рассела — один из важнейших инструментов современной астрофизики. По горизонтальной оси на ней откладывается температура поверхности звезды (или ее спектральный класс), а по вертикальной — светимость. Несмотря на кажущуюся простоту, эта диаграмма позволяет увидеть жизненный цикл звезд: большинство располагается на так называемой главной последовательности, где они проводят основную часть своей жизни, превращая водород в гелий. Выше находятся гиганты и сверхгиганты, а в левом нижнем углу — компактные и очень горячие белые карлики.

Именно поэтому диаграмма Герцшпрунга—Рассела так интересна для поиска признаков наличия технологически развитых цивилизаций. Если вокруг звезды существует полноценная сфера Дайсона, она почти полностью скрывает саму звезду, а наружу переизлучает энергию уже при значительно более низкой температуре. В результате объект «исчезает» со своего привычного места на диаграмме и перемещается в область холодных инфракрасных источников, где обычных звезд практически нет. Такая аномалия сама по себе не доказывает существование внеземной цивилизации, однако может стать веской причиной для более детальных наблюдений с помощью современных инфракрасных телескопов.