Enjambre de Dyson

Captar toda la luz de una estrella: cómo podría construirlo una civilización y cómo se vería

Una hipótesis: la física lo permite sobre el papel, pero nadie lo ha visto nunca. Todo sigue la teoría tal como es hoy.

Paso a paso

Captar toda la luz de una estrella

La idea tiene una fuente más antigua: la novela Star Maker de Olaf Stapledon (1937), donde las estrellas de toda una galaxia están rodeadas de trampas para su luz. Dyson dijo que le dio la idea. Su propio argumento era práctico: una civilización que usara la energía de una estrella tendría que devolverla en forma de calor, y el calor es algo que los telescopios pueden ver.

El Sol emite 3,8 × 10²⁶ vatios. La humanidad usa unos 2 × 10¹³. En la escala que Carl Sagan trazó a partir de la de Nikolái Kardashov, donde cada escalón entero es un factor de diez mil millones en potencia, eso nos sitúa en cerca de 0,73. Una civilización que usara toda la luz de su estrella estaría en 2.

No se conoce ninguna civilización así. Todo lo de aquí es imaginado a partir de la física: cómo podría construirse una y cómo se vería.

No una cáscara, un enjambre

Una cáscara sólida alrededor de una estrella no funcionaría. Tendría que soportar cerca de un billón de pascales, unas mil veces lo que aguanta el acero, y se iría a la deriva hacia la estrella. Lo que Dyson quería decir era un enjambre de colectores separados, cada uno en su propia órbita.

Una cáscara fina a la distancia de la Tierra sufre la atracción del Sol con una presión de unos GMρ/2r: para una cáscara con la densidad del aluminio, alrededor de 1,2 billones de pascales, por fina que sea. El acero cede hacia los mil millones. Ningún material que conozcamos se le acerca.

Incluso una cáscara perfecta sería inestable. Dentro de una cáscara uniforme la gravedad se anula, así que nada mantiene la estrella en el centro: cualquier desvío hacia un lado crece, hasta que la estrella toca la pared. El propio Dyson llamó a una cáscara sólida mecánicamente imposible e imaginó un enjambre suelto de cuerpos en órbitas independientes.

Así que la imagen aquí es un enjambre de paneles, cada uno un espejo o un colector en su propia órbita alrededor de la estrella. Los paneles están dibujados miles de veces más grandes que los reales, y la estrella más grande de lo que es, para que se vean ambos.

De dónde saldría el material

Mercurio tiene 3,3 × 10²³ kg. Repartidos por igual sobre la esfera son unos 1,2 kg en cada metro cuadrado, mucho más de lo que necesitan colectores tan finos como una lámina, así que bastaría una fracción del planeta. Cerca de dos tercios son metal, bueno para construir.

El plan de Stuart Armstrong y Anders Sandberg empieza pequeño: una primera fábrica en Mercurio construye más fábricas, que construyen más, de modo que el trabajo se duplica una y otra vez. Los colectores terminados se lanzan a órbita alrededor del Sol y empiezan a devolver energía para alimentar la siguiente ronda.

Las cifras son aritmética. Las fábricas que se copian a sí mismas son una idea, muy por encima de lo que sabemos hacer, y cuánto tardaría depende de lo deprisa que pudieran multiplicarse.

Cómo crecería

Los paneles de un kilómetro cuadrado son pequeños junto a una estrella. Mil apenas rozan su luz y un billón hace poco; solo cuando hay cientos de miles de billones la estrella se apaga de verdad. El crecimiento por copia llega ahí antes de lo que se piensa.

El gráfico de la esquina es la parte de la luz de la estrella que se capta al añadir paneles, contando los solapamientos. Al principio sube al ritmo de su número, luego se aplana porque los paneles nuevos caen en la sombra de los viejos. Nunca llega del todo a todo.

Un enjambre no necesita estar terminado para servir: medio enjambre capta casi la mitad de la luz, y una civilización podría parar en cualquier punto. Los paneles de aquí están dibujados mucho más grandes que los reales.

Desde lejos

Todo lo que capta un enjambre debe devolverlo: ninguna civilización puede deshacerse del calor sino radiándolo. Un enjambre a la distancia de la Tierra estaría a unos 280 K, algo más frío que una habitación, y brillaría más en una longitud de onda cercana a 10 micrómetros, en el infrarrojo medio.

El gráfico muestra la luz propia de la estrella, con su máximo cerca de medio micrómetro, y el calor del enjambre. Son la misma curva, la misma potencia, desplazada en longitud de onda por un factor de veinte: la luz no se pierde, solo pasa del visible al infrarrojo.

Así se buscaría: una estrella con poca luz visible y mucho infrarrojo. El resplandor rojo dibujado alrededor del enjambre muestra dónde está el calor; el infrarrojo no se puede ver.

La vista desde dentro

Dentro del enjambre verías la estrella a través de una dispersión de paneles. Cada uno brilla donde capta la luz, y cada uno que cruza la estrella la atenúa un instante. El día parpadearía al pasar.

Desde dentro, las caras brillantes de los paneles se vuelven hacia ti. Cada uno es un espejo o un colector, que capta la luz de la estrella y destella con ella, así que el cielo está lleno de ellos: motas de luz, o pequeñas formas oscuras contra la estrella.

Un panel que cruza la cara de la estrella la atenúa brevemente, como hace un planeta en un tránsito. Con muchos, el parpadeo no pararía nunca, y si el enjambre fuera denso la estrella sería un resplandor rojo dorado visto entre huecos.

La estrella de aquí está dibujada más grande de lo que sería y los paneles mucho más. Un panel real es una mota a cualquier distancia, y un enjambre real sería mucho más ralo en el cielo que esta imagen.

La estrella que se atenúa

En 2015 unos astrónomos informaron de una estrella, KIC 8462852, que se atenuaba hasta un 22 % en caídas irregulares. Una idea fue un enjambre de estructuras alienígenas. Medidas posteriores del color apuntaron al polvo, que atenúa más la luz azul que la roja.

La estrella, llamada estrella de Boyajian o estrella de Tabby por Tabetha Boyajian, que dirigió el equipo que la comunicó, cayó hasta un 22 % durante días, sin ningún patrón regular. Jason Wright y Steinn Sigurdsson incluyeron en 2016 un enjambre de estructuras alienígenas entre las causas posibles.

En 2018 el equipo de Boyajian observó las caídas en varios colores. Atenuaban más la luz azul que la roja, como lo harían granos de polvo menores que una milésima de milímetro, y como no lo haría un enjambre de paneles sólidos, pues los paneles bloquean todos los colores por igual. El polvo es ahora la explicación principal.

Sigue siendo una estrella extraña. Pero la lección quedó: un enjambre real atenuaría una estrella por igual en todos los colores y brillaría en el infrarrojo, así que una búsqueda debe comprobar ambas cosas. Los grumos de aquí están dibujados.

¿Alguien ha visto uno?

No. Se han examinado millones de estrellas en busca del brillo infrarrojo de un enjambre. En 2024 el Proyecto Hefesto halló siete enanas rojas con un exceso sin explicar, pero el polvo o galaxias de fondo pueden explicarlo. Un enjambre de Dyson sigue siendo una idea.

El Proyecto Hefesto, dirigido por Matías Suazo, cribó unos cinco millones de estrellas en tres grandes sondeos del cielo (Gaia, 2MASS y WISE) en busca de estrellas demasiado tenues en luz visible y demasiado brillantes en el infrarrojo. Halló siete enanas rojas que sus filtros no supieron explicar.

Son posibles explicaciones naturales: galaxias débiles de fondo o polvo cerca de las estrellas podrían dar cuenta del exceso. Hasta que las fuentes se miren con más nitidez, las siete son candidatas a un enigma, no un descubrimiento.

Nada hasta ahora necesita un enjambre de Dyson para explicarse. Sigue siendo una guía de lo que dejaría el uso de energía a gran escala, y un recordatorio de que la estrella que buscar es una que parece demasiado tenue y demasiado cálida.