Всесвіт настільки величезний, що на його нескінченних просторах може реалізуватися навіть виключно малоймовірне явище. Людство з нетерпінням чекає зустрічі з представниками позаземних цивілізацій і одночасно побоюється їх. Ніхто ж не знає, що у них на думці! Принесе такая зустріч користь чи шкоду — питання далеко не порожнє, і зрозуміло, що воно хвилює не лише вчених, але й широку громадскість. Однак для початку потрібно знайти відповідь на інше питання — чи є там взагалі хоч хтось?
Перші спроби пошуків позаземних цивілізацій почалися незабаром після відкриття радіо в кінці XIX століття, тобто практично відразу, як у нашому розпорядженні з’явилися засоби передачі інформації на великі відстані (та відповідно її прийому). Костянтином Ціолковським і Олафом Степлдоном (Olaf Stapledon) була запропонована теорія, що високорозвинена цивілізація, керована технічним прогресом і зростанням споживання энергії, має з часом вийти в космос для створення там сонячних електростанцій гігантських розмірів.
Сфера Дайсона в уяві художника. Джерело: dottedhippo/iStock/Getty Images PlusЦю ідею в подальшому популяризував у своїй роботі американський фізик Фрімен Дайсон (Freeman Dyson), на честь якого пізніше отримав назву один із можливих типів конструкцій подібних споруд.
Що ми шукаємо
Ідея «сфери Дайсона» по суті своїй досить проста. Земля «уловлює» біля однієї двохмільярдної частини всієї енергії, яку продукує Сонце. Хоч це й неймовірна величина, з якої ми зараз використовуємо трохи менше сотої долї відсотку, але з урахуванням прискорення технічного прогреса ми досягнемо такого рівня енергоспоживання протягом найближчих 200-300 років.
Що ж далі? Якщо людство продовжить свій розвиток дедалі швидшими темпами, нашим нащадкам доведеться будувати фотогальванічні перетворювачі циклопічних розмірів і виводити їх на самостійні навколосонячні орбіти. Вироблену ними енергію можна буде використовувати прямо на місці для створення космічної індустрії, а також передавати на Землю чи в колонії на інших тілах Сонячної системи, куди на той час переселиться частина мешканців нашої планети.
Цей ланцюжок подій у розвитку цивілізації, продиктований базовими принципами технічного прогресу та фізики, у підсумку має призвести до того, що майже вся «батьківська» зірка виявиться закритою штучно створеною конструкцією. Такий варіант виглядає практично неминучим як для людства, так і для інших розумних істот. І найголовніше — подібну конструкцію можна було би відшукати навіть у тому випадку, якби «брати по розуму» не робили активних спроб із нами зв’язатися.
Стосовно пошуків такої сфери сам Фрімен Дайсон висловлювався наступним чином: «Головне — це пошук інопланетян, які не хочуть спілкуватися. Моє питання: як ви будете шукати безмовних інопланетян? Відповідь: вони мають випромінювати відпрацьоване тепло. Єдиний спосіб [його позбутися] — продукувати багато інфрачервоного випромінювання». За словами Дайсона, пошуки лише починаються й можуть зайняти сотні років. Виявлення сфери, додав він, «не безумовне, але можливе».
Вчений також припускає, що «цо зовсім необов’язково має бути сфера». Справа в тому, що обертова сферична конструкція не може перебувати в рівновазі через відсутність відцентрових сил біля її полюсів, тому вона повинна мати більш складну форму, розімкнуту в напрямку осі обертання.
Якщо сфера Дайсона не являє собою цілісну конструкцію, її фрагменти можуть періодично затуляти від нас центральне світило, створюючи такий самий ефект, як транзити планет. Але навіть якщо вона буде повністю закривати зірку, її можна виявити за власним залишковим випромінюванням у більш довгохвильовій частині спектра. Пошуки цього випромінювання найкраще вести за допомогою інструментів, винесених за межі атмосфери Землі, яка сама інтенсивно «світиться» в інфрачервоному діапазоні, а також вносить суттєві похибки при вимірах яскравості зірок.
Безуспішні спроби
Першу спробу пошуку «недобудованої» сфери здійснив Джун Джугаку (June Jugaku) на базі каталогу Глізе 1970 року, який включав усі 1774 об’єкти, відомі на той момент у радіусі 25 парсек (81,5 світлових років) від Сонця. За його оцінками, якби фрагменти сфери Дайсона закривали більше 1% поверхні зірки, то її світність мала би періодично падати на одну десяту зоряної величини, що нескладно зареєструвати при наземних спостереженнях. У 1990 році вчений опублікував результати своєї роботи, з яких випливало, що підходящих кандидатів йому знайти не вдалося.
Після початку космічної ери інфрачервона астрономія отримала новий поштовх, коли астрономічні інструменти піднялися за межі земної атмосфери (що пропускає до поверхні лише малу частину інфрачервоного випромінювання небесних тіл). Першим подібним проєктом можна вважати міжнародну обсерваторію IRAS, що у 1983-84 роках уперше здійснила повний огляд неба у значній частині інфрачервоного діапазону. Їй вдалося виявити понад 250 тисяч джерел. На основі цих даних були проведені пошуки сфер Дайсона, що повністю «огортають» свою зірку, за їхніми передбаченими спектральними особливостями. Спектри звичайних зірок мають багато ліній поглинання і своєрідний «рваний» характер. Випромінювання сфери повинно мати приблизно такий самий безперервний спектр, як у абсолютно чорного тіла. За цим критерієм було відібрано кілька кандидатів, але всі їхні особливості у підсумку пояснили природними факторами.
Крім того, Річард Корріган (Richard Corrigan), який займався аналізом даних IRAS, і Джейсон Райт (Jason Wright), який брав участь у супроводі місії WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer, NASA), зробили спробу виявити дещо більш масштабне — сфери Дайсона навколо цілих галактик. Такі об’єкти повинні мати значний надлишок випромінювання в середньому інфрачервоному діапазоні. Однак і тут учених спіткала невдача. Відтоді було проведено ще кілька подібних оглядів (у тому числі за допомогою європейського інфрачервоного телескопа Planck), але всі вони блякнуть перед можливостями європейської астрометричної обсерваторії Gaia, що з кінця 2013 року змогла визначити параметри понад 1,5 млрд зірок. Повний набір характеристик вимірювався лише для частини з них, але основна інформація, необхідна для пошуків сфер — паралакс (тобто відстань до об’єкта), видимий блиск і спектр випромінювання — вже відома практично для всіх. Кількість об’єктів, охоплених дослідженнями, здається величезним, але насправді це незначна частина зоряного населення нашої Галактики, яке зараз оцінюється у 400 млрд.
Однак Gaia веде спостереження зірок не слабше 20-ї видимої зоряної величини. Це накладає певні просторові обмеження на можливість відкриття сфери Дайсона: навколо білих карликів такі структури зараз можна зареєструвати, якщо вони знаходяться на відстані кількох десятків світлових років, навколо червоних карликів — у межах сотень світлових років, у зірок на зразок нашого Сонця — на дистанції ще у 10-20 разів більшій. А ось астроінженерну конструкцію навколо зірки-гіганта чи субгіганта можна виявити практично на будь-якій відстані в межах Чумацького Шляху. Після аналізу результатів спостережень понад мільярда зірок залишилося всього шість «підозрілих» об’єктів, які вчені зараз перевіряють за допомогою інших телескопів. В цілому здобуток Gaia в цьому напрямку можна назвати мізерним, і навіть для решти 6 кандидатів, швидше за все, у підсумку буде знайдене природне пояснення
Нові надії
Незважаючи на те, що нам досі не вдалося виявити сферу Дайсона у себе «під боком», це зовсім не виключає можливості її існування у віддалених частинах нашої Галактики, де її зможуть знайти більш потужні інструменти. Зараз основні надії в цьому плані покладаються на нові релізи даних Gaia, а також на космічну обсерваторію Джеймса Вебба (James Webb Space Telescope) та інфрачервоний телескоп Ненсі Роман (Nancy Grace Roman Space Telescope), які мають відправитись у космос уже в найближчі роки. Хоч вони й призначені для спостережень конкретних цілей і не будуть займатися скануванням усього неба, але значно потужніша оптика дозволить їм «зазирнути» набагато далі. До того ж їх можна використовувати для детального вивчення об’єктів, що вже «перебувають під підозрою».
У 2016 році група астрономів, які співпрацюють із Європейським космічним агентством (воно керує апаратом Gaia), запропонувала концепцію місії GaiaNIR (Gaia Near-Infra-Red) — астрометричного телескопа для спостережень у ближньому інфрачервоному діапазоні. Такому інструменту будуть доступні багато зірок, що приховані від нас хмарами міжзоряного пилу, непрозорими для видимого світла. Але ж він виявиться також досить ефективним при пошуках можливих сфер Дайсона: порівняння отриманих ним даних зі спостереженнями оптичних телескопів дозволить виявити об’єкти з «підозрілим» надлишком довгохвильового випромінювання. На жаль, багато технологій, необхідних для реалізації такої місії, поки відпрацьовані недостатньо добре, тому її навряд чи вдасться здійснити раніше 2030 року.
Залишається чекати та сподіватися, що рано чи пізно ми, нарешті, отримаємо відповідь на животрепетне й дуже важливе для нас питання — чи самотні ми у Всесвіті?
