سرب دايسون

التقاط كل ضوء نجم: كيف يمكن لحضارة أن تبنيه وكيف سيبدو

فرضية: تسمح بها الفيزياء على الورق، لكن لم يرها أحد قط. كل ما يُعرض يتبع النظرية كما هي اليوم.

خطوة بخطوة

التقاط كل ضوء نجم

للفكرة مصدر أقدم: رواية «صانع النجوم» لأولاف ستابلدون (1937)، حيث تُحاط نجوم مجرة كاملة بفخاخ لضوئها. قال دايسون إنها أوحت له بالفكرة. وكانت حجته عملية: الحضارة التي تستخدم طاقة نجم عليها أن ترد الحرارة، والحرارة تراها التلسكوبات.

تُطلق الشمس 3.8 × 10²⁶ واط. وتستهلك البشرية نحو 2 × 10¹³. وعلى المقياس الذي رسمه كارل ساغان انطلاقًا من مقياس نيكولاي كارداشيف، حيث كل درجة كاملة تعني عاملًا قدره عشرة مليارات في القدرة، يضعنا هذا عند نحو 0.73. أما حضارة تستخدم كل ضوء نجمها فتكون عند 2.

لا تُعرف حضارة كهذه. كل ما هنا متخيَّل انطلاقًا من الفيزياء: كيف يمكن بناء واحدة وكيف ستبدو.

ليست قشرة، بل سرب

لن تنجح قشرة صلبة حول نجم. كان عليها أن تتحمل نحو تريليون باسكال، أي نحو ألف ضعف ما يتحمله الفولاذ، وكانت ستنجرف نحو النجم. ما قصده دايسون هو سرب من المجمِّعات المنفصلة، كل منها في مداره.

تنضغط قشرة رقيقة على بعد الأرض بجاذبية الشمس بضغط يقارب GMρ/2r: وبكثافة الألمنيوم يبلغ نحو 1.2 تريليون باسكال مهما كانت رقيقة. والفولاذ يستسلم عند نحو مليار. ولا مادة نعرفها تقترب من ذلك.

حتى القشرة المثالية ستكون غير مستقرة. داخل قشرة منتظمة تلغي الجاذبية نفسها، فلا شيء يبقي النجم في المركز: أي انزياح إلى جهة ينمو حتى يلامس النجم الجدار. وقد وصف دايسون نفسه القشرة الصلبة بأنها مستحيلة ميكانيكيًا وتصوّر سربًا فضفاضًا من الأجسام في مدارات مستقلة.

فالصورة هنا سرب من اللوحات، كل منها مرآة أو مجمِّع في مداره حول النجم. واللوحات مرسومة أكبر من الحقيقية بآلاف المرات، والنجم أكبر مما هو، ليمكن رؤية كليهما.

من أين تأتي المادة

في عطارد 3.3 × 10²³ كغ. وموزعة بالتساوي على الكرة تعطي نحو 1.2 كغ لكل متر مربع، أكثر بكثير مما تحتاجه مجمِّعات رقيقة كالرقاقة، فيكفي جزء من الكوكب. ونحو ثلثيه معدن، جيد للبناء.

تبدأ خطة ستيوارت أرمسترونغ وأندرس ساندبرغ صغيرة: مصنع أول على عطارد يبني مصانع أخرى، وتبني هي مزيدًا، فيتضاعف العمل مرة بعد مرة. وتُطلق المجمِّعات المنتهية إلى مدار حول الشمس وتبدأ في رد القدرة لتغذية الجولة التالية.

الأرقام حساب. أما المصانع الناسخة لنفسها فمجرد فكرة، أبعد بكثير مما نستطيع صنعه، والمدة التي تستغرقها تعتمد على سرعة تكاثرها.

كيف سينمو

اللوحات بمساحة كيلومتر مربع صغيرة بجانب نجم. ألف منها بالكاد تمس ضوءه، وتريليون منها قليل الأثر؛ فقط عند مئات الكوادريليونات يخفت النجم نهائيًا. والنمو بالنسخ يصل إلى ذلك أسرع مما يظن المرء.

المنحنى في الزاوية هو حصة ضوء النجم الملتقَطة مع إضافة اللوحات، مع احتساب التداخل. يرتفع أولًا بحسب عددها ثم يتسطح لأن اللوحات الجديدة تقع في ظل القديمة. ولا يبلغ الكل أبدًا تمامًا.

لا يحتاج السرب إلى الاكتمال ليكون نافعًا: نصف سرب يلتقط نحو نصف الضوء، ويمكن لحضارة أن تتوقف في أي نقطة. واللوحات هنا مرسومة أكبر بكثير من الحقيقية.

من بعيد

كل ما يلتقطه السرب عليه أن يرده: فلا حضارة تتخلص من الحرارة إلا بإشعاعها. وسرب على بعد الأرض سيكون عند نحو 280 كلفن، أبرد قليلًا من غرفة، ويتوهج بأشد قوة عند طول موجي قرب 10 ميكرومترات، في تحت الحمراء المتوسطة.

يبيّن المنحنى ضوء النجم نفسه، الأسطع قرب نصف ميكرومتر، وحرارة السرب. وهما المنحنى نفسه، والقدرة نفسها، منقولان على الأطوال الموجية بعامل عشرين: الضوء لا يضيع، بل ينتقل من المرئي إلى تحت الحمراء.

هكذا يكون البحث: عن نجم ضوؤه المرئي منخفض وتحت الحمراء عالٍ. والتوهج الأحمر المرسوم حول السرب يبيّن أين الحرارة؛ أما تحت الحمراء فلا تُرى.

المنظر من الداخل

داخل السرب سترى النجم من خلال نثار من اللوحات. تلمع كل لوحة حيث تلتقط الضوء، وكل لوحة تعبر النجم تخفّته لحظة. وسيومض النهار كلما مرّت.

من الداخل تدور الأوجه اللامعة للوحات نحوك. كل لوحة مرآة أو مجمِّع، تلتقط ضوء النجم وتلمع فيه، فتمتلئ السماء بها: بقع من الضوء أو أشكال صغيرة مظلمة أمام النجم.

لوحة تعبر وجه النجم تخفّته لوقت قصير، كما يفعل كوكب في عبور. ومع كثرتها لا يتوقف الوميض أبدًا، ولو كان السرب كثيفًا لصار النجم توهجًا أحمر ذهبيًا يُرى من خلال الفجوات.

النجم هنا مرسوم أكبر مما سيكون واللوحات أكبر بكثير. اللوحة الحقيقية نقطة صغيرة على أي بعد، والسرب الحقيقي سيكون في السماء أقل كثافة بكثير من هذه الصورة.

النجم الذي يخفت

في عام 2015 أعلن فلكيون عن نجم، KIC 8462852، يخفت حتى 22% في انخفاضات غير منتظمة. وكانت إحدى الأفكار سربًا من منشآت غريبة. وأشارت قياسات لونية لاحقة إلى الغبار، الذي يخفت الضوء الأزرق أكثر من الأحمر.

النجم، المسمى نجم بوياجيان أو نجم تابي نسبة إلى تابيثا بوياجيان التي قادت الفريق الذي أعلن عنه، انخفض حتى 22% لأيام، دون نمط منتظم. وأدرج جيسون رايت وستاين سيغردسون عام 2016 سربًا من منشآت غريبة بين الأسباب الممكنة.

في عام 2018 راقب فريق بوياجيان الانخفاضات بعدة ألوان. كانت تخفت الضوء الأزرق أكثر من الأحمر، كما تفعل حبيبات غبار أصغر من جزء من ألف من المليمتر، وكما لا يفعل سرب من لوحات صلبة، إذ تحجب اللوحات كل الألوان بالتساوي. والغبار الآن هو التفسير الأرجح.

لا يزال نجمًا غريبًا. لكن الدرس بقي: السرب الحقيقي يخفت النجم بالتساوي في كل الألوان ويتوهج في تحت الحمراء، لذا على البحث أن يتحقق من الأمرين. والتكتلات هنا مرسومة.

هل رأى أحد واحدًا؟

لا. فحصت المسوح ملايين النجوم بحثًا عن التوهج تحت الأحمر لسرب. وفي 2024 وجد مشروع هيفايستوس سبعة أقزام حمراء بفائض غير مفسَّر، لكن الغبار أو المجرات الخلفية قد تفسره. ويبقى سرب دايسون فكرة.

غربل مشروع هيفايستوس، بقيادة ماتياس سواسو، نحو خمسة ملايين نجم في ثلاثة مسوح سماوية كبرى (غايا و2MASS وWISE) بحثًا عن نجوم خافتة جدًا في الضوء المرئي وساطعة جدًا في تحت الحمراء. ووجد سبعة أقزام حمراء لم تفسرها مرشحاته.

التفسيرات الطبيعية ممكنة: مجرات خلفية خافتة أو غبار قرب النجوم قد يفسر الفائض. وإلى أن تُرى المصادر بوضوح أكبر، تبقى السبعة مرشحة للغز، لا اكتشافًا.

لا شيء حتى الآن يحتاج إلى سرب دايسون لتفسيره. ويبقى دليلًا إلى ما سيخلّفه استخدام الطاقة على نطاق هائل، وتذكيرًا بأن النجم الذي يُبحث عنه هو الذي يبدو خافتًا جدًا ودافئًا جدًا.