Jak Gaia mohla pomoci najít Dysonovy koule

Zobrazit větší. | Umělecké pojetí sféry Dyson. Všimněte si malého měsíce nebo planety na levé straně, zpustošené surovinami. Tento obrázek - nazvaný Shield World Construction - je Adam Burn. Více o tom zde. Přes FantasyWallpapers.com.

Při uvažování o mimozemské inteligenci je jednou z nejvíce vzrušujících myšlenek to, že super vyspělá mimozemská civilizace by mohla kolem své domovské hvězdy vybudovat obrovskou strukturu, aby shromáždila významnou část energie hvězdy. Tato hypotetická megastruktura je obecně známá jako koule Dysona. Je to sci-fi-znějící koncept, ale někteří vědci to také vážně zvážili. Tento týden se objevil příběh o tom, jak by mohla být mise Evropské kosmické agentury Gaia - jejímž primárním účelem je vytvořit 3D mapu naší galaxie Mléčná dráha - nápomocná při hledání sfér Dyson.

V minulosti se hledání sfér Dyson zaměřilo na hledání známek nadměrného infračerveného nebo tepelného záření v blízkosti hvězdy. To by byl výmluvný podpis, ale tyto pokusy zatím vyšly prázdné. Nová srovnávaná studie, která byla zveřejněna v Astrophysical Journal 18. července 2018 a později popsána v Astrobites, navrhuje hledat Dysonovy koule s malým nebo žádným infračerveným přebytkem. Jinými slovy, popisuje techniku, o kterou se dříve nepokusili.

Erik Zackrisson z Uppsala University ve Švédsku vedl novou studii. Zaměřuje se na typ koule Dyson, která by byla minulými průzkumy zaměřenými na infračervené záření vynechala.

Předpokládejme, že se díváte k Dysonově kouli. Co byste viděli? Viditelné světlo hvězdy by se výrazně snížilo, protože samotná Dysonova koule - svou povahou - by hvězdu většinou obklopovala pro účely sběru energie. Hvězda bude i nadále svítit; zářílo by to na vnitřní část koule Dyson. Pravděpodobně by paprsek hvězdy zahříval kouli. Podle dřívějších myšlenek vědců na toto téma by koule Dyson měla mít teplotu mezi 50 a 1 000 Kelvinů (-370 až 1300 stupňů Fahrenheita; -220 až 730 stupňů Celsia). Při této teplotě by záření z koule dosáhlo vrcholu infračervených vlnových délek.

To byl dřívější nápad, až do Zackrissonovy studie.

Celoobličejový pohled na Mléčnou dráhu a sousední galaxie z mise Gaia. Tento pohled zahrnuje měření téměř 1, 7 miliardy hvězd. Obrázek prostřednictvím konsorcia pro zpracování a analýzu dat Gaia (DPAC) / A. Moitinho / AF Silva / M. Barros / C. Barata - Lisabonská univerzita, Portugalsko / H. Savietto - Fork Research, Portugalsko.

Jeho studie naznačuje, že koule může být složena z jiného druhu materiálu, než jaký byl původně předpokládán. Předpokládejme, že tento materiál měl schopnost tlumit světlo hvězdy rovnoměrně na všech vlnových délkách? To by z něj udělalo tzv. Šedý absorbér a významně by to ovlivnilo metody používané k vyhledávání Dysonových koulí. Pokud jste změřili vzdálenost hvězdy spektrofotometricky - porovnáním pozorovaného toku a spektra hvězd se standardními modely hvězdných emisí - pak by měření naznačovalo, že hvězda je dále od skutečné hvězdy.

Ale pokud jste změřili vzdálenost hvězdy pomocí metody paralaxy, dostali byste jiné číslo. Paralaxy metoda porovnává zjevný pohyb blízké hvězdy proti hvězdnému pozadí, když se Země pohybuje z jedné strany své oběžné dráhy na druhou během periody, řekněme, šesti měsíců. Velikost koule Dyson by mohla být určena porovnáním rozdílu vzdáleností mezi těmito dvěma metodami. Čím větší je rozdíl, tím větší je část povrchu hvězdy zakrytá koulí.

Nyní, díky novým datům z mise Gaia, mohou astronomové provádět takováto srovnání, která by - teoreticky - mohla odhalit Dysonovu sféru. Z nové studie:

Hvězda zakrytá v Dysonově kouli s vysokou krycí frakcí se může projevit jako opticky subluminózní objekt se spektrofotometrickým odhadem vzdálenosti výrazně převyšujícím jeho paralaxovou vzdálenost. Při použití tohoto kritéria umožní mise Gaia v příštích letech vyhledávání v oblasti Dyson, které jsou komplementární s vyhledáváními založenými na signaturách odpadního tepla na infračervených vlnových délkách. Omezené vyhledávání tohoto typu je také možné v současné době kombinací Gaiaho paralaxových vzdáleností se spektrofotometrickými vzdálenostmi od pozemních průzkumů. Zde diskutujeme o výhodách a nedostatcích této techniky a provedeme omezené vyhledávání kandidátů na Dysonovu kouli ve vzorku hvězd společných pro vydání dat Gaia Data Release 1 a Radial Velocity Experiment (RAVE) 5. Zjistili jsme, že malý zlomek hvězdy skutečně vykazují vzdálenostní odchylky typu očekávaného pro téměř kompletní koule Dyson.

Jinými slovy, pomocí této nové metody astronomové našli kandidáta na hvězdné koule Dyson.

Graf zobrazující distribuci krycích frakcí pro všechny hvězdy v databázi Gaia-RAVE se překrývá (vlevo) a právě ty hvězdy s méně než 10% chybou v jejich vzdálenosti paralaxy Gaia a méně než 20% chybou v jejich RAVE spektrofotometrické vzdálenosti (vpravo). Pokud je vzdálenost paralaxy menší než spektrofotometrická vzdálenost, je to interpretováno jako záporná krycí frakce a mohlo by to být označení koule Dyson obklopující tuto hvězdu. Obrázek přes Zackrisson et al. 2018.

Mise Gaia v současné době mapuje trojrozměrnou mapu naší galaxie a poskytuje bezprecedentní měření polohy a radiální rychlosti s dosud nejvyšší přesností. Cílem je vytvořit stereoskopické a kinematické sčítání lidu v galaxii Mléčná dráha a v celé místní skupině galaxií asi miliardu hvězd.

Jak se to stane, tato data jsou velmi užitečná při hledání sfér Dyson.

Zackrisson a jeho kolegové pomocí paralaxových vzdáleností od prvního vydání dat Gaia porovnali tato data s dříve měřenými spektrofotometrickými vzdálenostmi z experimentu Radial Velocity Experiment (RAVE), který bere spektra hvězd v Mléčné dráze. To vedlo k odhadu toho, jaké procento každé hvězdy může být blokováno materiálem koule Dyson.

Ilustrace toho, jak Gaia měří vzdálenosti k většině hvězd Mléčné dráhy s bezprecedentní přesností. Obrázek přes S. Brunier / ESO; Grafický zdroj: ESA.

Samozřejmě, zjišťování, zda by některý z nich mohl být ve skutečnosti kandidáty koule Dyson, vyžadovalo další analýzu. Zackrisson a jeho tým se rozhodli zaměřit se na hvězdy s hlavní sekvencí (jako je slunce), spektrální typy F, G a K, a zúžil je na ty, které vykazovaly potenciální blokující zlomek větší než 0, 7. Větší obří hvězdy byly odstraněny ze souboru dat, protože jejich spektrofotometrické vzdálenosti mají tendenci být přeceňovány ve srovnání s hvězdami hlavní sekvence.

To samo o sobě ponechalo pouze šest možných kandidátů. Ti poté byli zúženi na pouhé dva poté, co vyloučili čtyři kandidáty kvůli problémům se samotnými údaji. Jeden z nich, hvězda TYC 6111-1162-1, byl poté považován za nejlepší zbývající kandidát.

Umělecké pojetí Gaie ve vesmíru. Obrázek přes D. DUCROS / ESA.

Takže… byla nalezena první Dyson Sphere? Jednoduchá odpověď je, že zatím nevíme. Zdá se, že hvězda, zahradní trpaslík pozdně F, má požadované vlastnosti, ale je zapotřebí více údajů. V údajích nebyla nalezena žádná jiná divná podivnost, ale byla také nalezena binární soustava skládající se ze dvou hvězd (druhá je malý bílý trpaslík), která by mohla vysvětlit výsledky - ale nic z toho zatím není jisté. K určení toho, co se zde skutečně děje, bude zapotřebí další studie hvězdy, včetně využití budoucích vydání dat Gaia. Z nové studie:

Abychom osvětlili vlastnosti objektů v této odlehlé populaci, představujeme následnou spektroskopii s vysokým rozlišením pro jednu z těchto hvězd, pozdějšího trpaslíka typu F TYC 6111-1162-1. Spektrofotometrická vzdálenost tohoto objektu je asi dvakrát větší než jeho paralaxa Gaia a není detekovatelný infračervený přebytek. I když naše analýza do značné míry potvrzuje hvězdné parametry a spektrofotometrickou vzdálenost odvozenou od RAVE, věrohodné vysvětlení pro diskrétní odhady vzdálenosti tohoto objektu je, že astrometrické řešení bylo ohroženo neviditelným binárním společníkem, možná poměrně masivním bílým trpaslíkem. Tento scénář lze dále testovat prostřednictvím nadcházejících vydání dat Gaia.