Dyson toʻdasi

Yulduzning butun yorugʻligini tutish: sivilizatsiya buni qanday qurishi mumkin va u qanday koʻrinardi

Faraz: fizika qogʻozda bunga yoʻl qoʻyadi, lekin hech kim koʻrmagan. Hammasi bugungi nazariyaga muvofiq.

Qadamma-qadam

Yulduzning butun yorugʻligini tutish

Gʻoyaning qadimiyroq manbasi bor: Olaf Stapledonning Star Maker romani (1937), unda butun galaktikaning yulduzlari oʻz yorugʻligini tutuvchi tuzoqlar bilan oʻralgan. Dyson gʻoyani shu bergani haqida aytgan. Uning oʻz fikri amaliy edi: yulduz energiyasidan foydalangan sivilizatsiya uni issiqlik sifatida qaytarishi kerak, issiqlikni esa teleskoplar koʻra oladi.

Quyosh 3,8 × 10²⁶ vatt chiqaradi. Insoniyat taxminan 2 × 10¹³ sarflaydi. Karl Sagan Nikolay Kardashev shkalasidan chizgan shkalada, har bir butun pogʻona quvvatda oʻn milliard barobar, bu bizni taxminan 0,73 ga qoʻyadi. Oʻz yulduzining butun yorugʻligidan foydalanadigan sivilizatsiya 2 da boʻlardi.

Bunday sivilizatsiya maʼlum emas. Bu yerdagi hamma narsa fizikadan kelib chiqib tasavvur qilingan: uni qanday qurish mumkinligi va u qanday koʻrinishi.

Qobiq emas, toʻda

Yulduz atrofidagi mustahkam qobiq ishlamas edi. U taxminan bir trillion paskalga bardosh berishi kerak, bu poʻlat bardosh beradiganidan ming barobar koʻp, va u yulduzga qarab siljib ketardi. Dyson nazarda tutgani alohida kollektorlardan iborat toʻda edi, har biri oʻz orbitasida.

Yer masofasidagi yupqa qobiqni Quyoshning tortishi taxminan GMρ/2r bosim bilan siqadi: alyuminiy zichligidagi qobiq uchun, qanchalik yupqa boʻlmasin, taxminan 1,2 trillion paskal. Poʻlat taxminan bir milliardda egiladi. Biz biladigan hech bir material unga yaqinlasha olmaydi.

Mukammal qobiq ham beqaror boʻlardi. Bir xil qobiq ichida tortishish yoʻqoladi, shuning uchun yulduzni markazda hech narsa ushlab turmaydi: bir tomonga har qanday siljish kattalashadi, yulduz devorga tegquncha. Dysonning oʻzi mustahkam qobiqni mexanik jihatdan mumkin emas deb atagan va mustaqil orbitalardagi jismlardan iborat boʻsh toʻdani tasavvur qilgan.

Shunday qilib, bu yerdagi rasm — panellar toʻdasi, har biri yulduz atrofida oʻz orbitasidagi koʻzgu yoki kollektor. Panellar haqiqiylaridan minglab barobar katta, yulduz esa haqiqatdagidan katta chizilgan, ikkalasi ham koʻrinishi uchun.

Material qayerdan kelardi

Merkuriyda 3,3 × 10²³ kg bor. Sharga tekis yoyilsa, har kvadrat metrga taxminan 1,2 kg toʻgʻri keladi, folgadek yupqa kollektorlarga kerakdan ancha koʻp, shuning uchun sayyoraning bir qismi yetardi. Taxminan uchdan ikki qismi metall, qurilishga yaxshi.

Stuart Armstrong va Anders Sandbergning rejasi kichikdan boshlanadi: Merkuriydagi birinchi zavod koʻproq zavodlar quradi, ular yana koʻproq quradi, shunda ish qayta-qayta ikki barobar oshadi. Tayyor kollektorlar Quyosh atrofidagi orbitaga uchiriladi va keyingi davrani taʼminlash uchun quvvat qaytara boshlaydi.

Raqamlar hisob-kitob. Oʻzini nusxalovchi zavodlar gʻoya, bizning imkonimizdan ancha uzoq, va bu qancha vaqt olishi ular qanchalik tez koʻpayishiga bogʻliq.

U qanday oʻsardi

Bir kvadrat kilometrlik panellar yulduz oldida kichik. Mingtasi uning nuriga deyarli tegmaydi, bir trilliontasi ham ozgina; faqat yuzlab kvadrillion boʻlganda yulduz butunlay xiralashadi. Nusxalash orqali oʻsish bunga oʻylanganidan tezroq yetadi.

Burchakdagi grafik panellar qoʻshilgani sari tutilgan yulduz nuri ulushi, ustma-ust tushishlar hisobga olingan. Avval ularning soniga qarab koʻtariladi, keyin yangi panellar eskilarining soyasiga tushgani uchun tekislanadi. U hech qachon butunlay hammasiga yetmaydi.

Toʻda foydali boʻlishi uchun tugallangan boʻlishi shart emas: yarim toʻda yorugʻlikning taxminan yarmini tutadi va sivilizatsiya yoʻlning istalgan joyida toʻxtashi mumkin. Bu yerdagi panellar haqiqiylaridan ancha katta chizilgan.

Uzoqdan

Toʻda nimani tutsa, uni qaytarishi kerak: hech bir sivilizatsiya issiqlikdan uni nurlantirmasdan qutula olmaydi. Yer masofasidagi toʻda taxminan 280 K da boʻlardi, xonadan bir oz sovuqroq, va 10 mikrometr atrofidagi toʻlqin uzunligida, oʻrta infraqizilda eng kuchli yorirdi.

Grafik yulduzning oʻz nurini, yarim mikrometr atrofida eng yorqinini, va toʻda issiqligini koʻrsatadi. Ular bir xil egri chiziq, bir xil quvvat, toʻlqin uzunligi boʻylab yigirma barobar siljigan: yorugʻlik yoʻqolmaydi, faqat koʻrinadigan sohadan infraqizilga oʻtadi.

Shunday qidirilardi: koʻrinadigan nuri kam va infraqizili koʻp yulduz. Toʻda atrofidagi chizilgan qizil tovlanish issiqlik qayerdaligini koʻrsatadi; infraqizilni koʻrib boʻlmaydi.

Ichkaridan koʻrinish

Toʻda ichida siz yulduzni sochilgan panellar orasidan koʻrardingiz. Har biri yorugʻlikni tutgan joyda yaltiraydi, yulduz oldidan oʻtgan har biri uni bir lahza xiralashtiradi. Ular oʻtgan sari kun miltillardi.

Ichkaridan panellarning yorqin tomonlari sizga qaraydi. Har biri koʻzgu yoki kollektor, yulduz nurini tutib, unda yaltiraydi, shuning uchun osmon ular bilan toʻla: yorugʻlik zarralari yoki yulduz oldidagi kichik qora shakllar.

Yulduz yuzidan oʻtayotgan panel uni qisqa muddat xiralashtiradi, sayyora tranzitda qilganidek. Koʻp panel boʻlsa, miltillash hech toʻxtamasdi, toʻda quyuq boʻlsa, yulduz tirqishlardan koʻrinadigan qizil-oltin tovlanish boʻlardi.

Bu yerdagi yulduz boʻladiganidan katta va panellar ancha katta chizilgan. Haqiqiy panel istalgan masofada nuqta, haqiqiy toʻda esa osmonda bu rasmdagidan ancha siyrakroq boʻlardi.

Xiralashayotgan yulduz

2015-yilda astronomlar KIC 8462852 yulduzi haqida xabar berishdi: u tartibsiz pasayishlarda 22 % gacha xiralashgan. Bir gʻoya — oʻzga inshootlar toʻdasi edi. Keyingi rang oʻlchovlari changga ishora qildi, u koʻk nurni qizildan koʻproq soʻndiradi.

Yulduz haqida xabar bergan guruhga rahbarlik qilgan Tabetha Boyajian sharafiga Boyajian yulduzi yoki Tabby yulduzi deb ataladi, u bir necha kun davomida 22 % gacha tushgan, hech qanday tartibsiz. Jason Wright va Steinn Sigurdsson 2016-yilda mumkin boʻlgan sabablar orasiga oʻzga inshootlar toʻdasini kiritishgan.

2018-yilda Boyajian guruhi pasayishlarni bir necha rangda kuzatdi. Ular koʻk nurni qizildan koʻproq soʻndirardi, millimetrning mingdan biridan kichik chang zarralari kabi va qattiq panellar toʻdasi qilmagandek, chunki panellar barcha ranglarni bir xil toʻsadi. Chang hozir asosiy tushuntirish.

U hali ham gʻalati yulduz. Lekin saboq qoldi: haqiqiy toʻda yulduzni barcha ranglarda bir xil xiralashtirardi va infraqizilda yorirdi, shuning uchun izlanish ikkalasini ham tekshirishi kerak. Bu yerdagi toʻdalar chizilgan.

Birortasini koʻrgan kishi bormi?

Yoʻq. Tadqiqotlar toʻdaning infraqizil nuri uchun millionlab yulduzlarni qidirdi. 2024-yilda Hephaistos loyihasi tushuntirib boʻlmaydigan ortiqchaligi boʻlgan yettita qizil mitti topdi, lekin buni chang yoki fon galaktikalari tushuntirishi mumkin. Dyson toʻdasi gʻoyaligicha qolmoqda.

Matías Suazo boshchiligidagi Hephaistos loyihasi koʻrinadigan nurda juda xira va infraqizilda juda yorqin yulduzlarni izlab, uchta katta osmon tadqiqotida (Gaia, 2MASS va WISE) taxminan besh million yulduzni saralab chiqdi. U filtrlari tushuntira olmagan yettita qizil mitti topdi.

Tabiiy tushuntirishlar mumkin: xira fon galaktikalari yoki yulduzlar yaqinidagi chang ortiqchalikni tushuntirishi mumkin. Manbalar aniqroq koʻrilmaguncha, ular yettitasi topishmoq nomzodlari, kashfiyot emas.

Hozircha hech narsa tushuntirilishi uchun Dyson toʻdasini talab qilmaydi. U ulkan miqyosdagi energiya ishlatilishi nima qoldirishi haqida qoʻllanma boʻlib qolmoqda va qidirilishi kerak boʻlgan yulduz juda xira va juda iliq koʻringani ekanini eslatadi.