Настоящие сферы Дайсона существуют? Математика доказывает, что инопланетные мегаструктуры могут быть стабильными

Представьте себе цивилизацию, которая не ставит солнечные панели на крыше, а буквально обнимает свою звезду гигантскими конструкциями и забирает почти всю её энергию. Именно к такой фантастике на стыке астрономии и инженерии обратился профессор инженерных наук Колин МакИннес из Университета Глазго. В новой работе он показал, что некоторые варианты так называемых сфер Дайсона теоретически могут быть устойчивыми, то есть способны годами держаться возле звезды без бесконечной «подстройки» и аварийных ремонтов.

Сферы Дайсона предложил физик и математик Фримен Дайсон ещё в 1960 году. Идея была проста и дерзка: если где-то существуют очень развитые внеземные цивилизации, то рано или поздно им станет мало привычных технологий, и они научатся собирать энергию своей звезды в масштабах, которые на Земле пока даже трудно вообразить. С тех пор исследователи обсуждали разные варианты таких мегаструктур. Например, «звёздные двигатели», где большая отражающая конструкция использует излучение звезды, чтобы создать тягу и постепенно «тащить» за собой систему. Или «пузырь Дайсона», когда вокруг звезды летает рой небольших аппаратов, собирающих энергию.

Главная проблема у всех подобных замыслов одна: чем больше конструкция, тем сложнее сделать так, чтобы она не развалилась и не ушла с орбиты. В статье, опубликованной в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, МакИннес приводит математические аргументы, что при правильной инженерной конфигурации и с учётом давления света некоторые такие системы могут быть гравитационно устойчивыми. Его интерес, по собственным словам, в том, чтобы понять динамику этих объектов и выяснить, как их можно настроить так, чтобы они оставались устойчивыми «сами по себе», без круглосуточного управления.

Для этого исследователь использовал упрощённые модели и рассматривал такие конструкции не как «точечные массы», а как протяжённые объекты. Это важно, потому что тогда по-другому проявляются и гравитация, и давление излучения. Для «звёздного двигателя» ключевым оказалось распределение массы в отражающем диске. Если масса распределена равномерно, система по сути получается неустойчивой. А вот если основная масса сосредоточена в поддерживающем внешнем кольце, конструкция теоретически может стать пассивно устойчивой. В случае «пузыря Дайсона» МакИннес рассматривал плотное облако из множества лёгких отражателей. Если их параметры подобраны так, что собственная гравитация роя не вызывает «раскачки» и срывов, то и такой вариант может работать в устойчивом режиме.

Автор подчёркивает, что такие расчёты полезны не только как интеллектуальная игра. Если учёные хотят искать следы разумной жизни за пределами Земли, им важно понимать, какие именно крупные энергетические конструкции в принципе могут существовать и какие признаки они оставляют. Чем яснее физика и динамика подобных систем, тем точнее можно формулировать, что именно стоит искать в космосе и как отличать возможные техногенные сигналы от естественных явлений.