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Physiker beschreiben neue Klasse von Dyson-Sphären
Bereits 1960 veröffentlichte der Physiker Freeman Dyson einen ungewöhnlichen Artikel in der Zeitschrift Wissenschaft mit dem Titel Search for Artificial Stellar Sources of Infra-red Radiation. Darin skizzierte er eine hypothetische Struktur, die einen Stern vollständig einkapselt, um seine Energie einzufangen, die seitdem als Dyson-Sphäre bekannt geworden ist.
Die Grundidee ist, dass alle technologischen Zivilisationen immer größere Energiequellen benötigen. Sobald die Energie ihres Heimatplaneten vollständig erschöpft ist, ist die nächste offensichtliche Quelle der Mutterstern. Eine solche Zivilisation wird also wahrscheinlich eine Hülle um ihren Stern bauen, die die von ihr erzeugte Energie einfängt.
Natürlich muss eine solche Kugel die Energie, die sie absorbiert, auch abstrahlen, was eine besondere Signatur im infraroten Teil des Spektrums erzeugen würde. Eine solche Infrarotstrahlungsquelle wäre völlig anders als jede natürlich vorkommende und würde daher eine einzigartige Möglichkeit bieten, eine solche fortgeschrittene Zivilisation zu erkennen.
Da sonnenähnliche Sterne die offensichtlichste Heimat für fortgeschrittene Zivilisationen zu sein scheinen, haben sich die meisten Studien zu Dyson-Sphären auf die Eigenschaften konzentriert, die diese Art von Systemen haben würden, wenn sie innerhalb der bewohnbaren Zone in einer Entfernung von etwa 1 astronomischen Einheit gebaut würden.
Diese Studien haben jedoch bekannte Einschränkungen aufgezeigt. Solche Kugeln neigen dazu, instabil zu sein und erfordern riesige Mengen an Material, um sie zu bauen. Am problematischsten ist jedoch, dass alles oder jeder auf der Oberfläche dieser Kugeln eine geringe Schwerkraft erfahren würde, ein Problem, das mit bekannter Physik nicht leicht zu lösen wäre.
Heute definieren Ibrahim Semiz und Salim Ogur von der Bogazici-Universität in der Türkei eine völlig neue Klasse der Dyson-Sphäre. Anstatt an eine Kugel um einen sonnenähnlichen Stern zu denken, betrachten Semiz und Ogur eine Kugel, die um einen Weißen Zwerg herum gebaut ist.
Sie sagen, dass eine solche Sphäre einige der schwerwiegendsten Probleme vermeiden würde und dass es gute Argumente dafür gibt, dass sie häufiger sind als die, die Dyson ursprünglich angenommen hatte.
Semiz und Ogur diskutieren zunächst den Lebenszyklus der meisten Sterne. Sterne verbringen den größten Teil ihres Lebens in einer Phase ihres Lebenszyklus, die als Hauptsequenz bekannt ist. Wenn sie jedoch älter werden, schwellen sie an und die Temperatur ihrer äußeren Atmosphäre kühlt ab, während sie zu roten Riesen werden.
Schließlich explodieren diese Roten Riesen und hinterlassen entweder ein Schwarzes Loch, einen Neutronenstern oder einen Weißen Zwerg. Jeder Stern mit einer Masse von weniger als etwa dem Vierfachen unserer Sonne ist für diese letzte Option bestimmt. Im Laufe der Zeit sollte also ein erheblicher Anteil der Sterne im Universum Weiße Zwerge sein.
Semiz und Ogur argumentieren, dass jede Zivilisation, die sich während der Hauptsequenz ihrer Sonne entwickelt und dann einen Weg findet, die Stadien des Roten Riesen und der Supernova zu überleben, wahrscheinlich auch einen Weg finden wird, eine Dyson-Sphäre um den überlebenden Weißen Zwerg zu schaffen. Aus diesem Grund schlagen sie vor, dass diese Sterne mit größerer Wahrscheinlichkeit eine solche Struktur beherbergen.
Außerdem ist ein Weißer Zwerg ein besserer Wirt für eine Dyson-Sphäre. Semiz und Ogur weisen darauf hin, dass die bewohnbare Zone um einen Weißen Zwerg herum näher am Stern liegt, sodass eine solche Kugel kleiner wäre. Sie berechnen, dass eine ein Meter dicke Kugel, die in der bewohnbaren Zone um einen Weißen Zwerg gebaut wird, etwa 10^23 Kilogramm Materie benötigen würde, nur etwas weniger als die Masse unseres Mondes.
Und weil die Kugel kleiner ist, wäre die Schwerkraft, die jeder auf der Oberfläche erfahren würde, auch stärker, fast erdähnlich. Das macht diese Art von Dyson-Sphären zu idealen Behausungen für technologisch fortgeschrittene Zivilisationen mit zumindest einer vorübergehenden Ähnlichkeit mit unserer eigenen.
Es gibt jedoch einen offensichtlichen Nachteil. Da Weiße Zwerge weniger Energie abgeben als sonnenähnliche Sterne, wäre eine Dyson-Sphäre um einen viel weniger leuchtend. Und das würde die Erkennung erschweren. Wenn also Zivilisationen in der Milchstraße dieses Stadium erreicht haben, wird es für uns viel schwieriger sein, sie zu erkennen.
Das ist eine interessante Erweiterung der vielen bereits abgeschlossenen Analysen zu Dyson-Sphären. Und wenn es eine potenzielle Zukunft für die Menschheit skizziert, haben wir zumindest Zeit. Die Sonne wird schließlich zu einem Roten Riesen anschwellen und schließlich explodieren und einen Weißen Zwerg zurücklassen, aber wir haben ungefähr fünf Milliarden Jahre Zeit, um einen Überlebensplan zu entwickeln.
Ref: arxiv.org/abs/1503.04376 : Dyson-Sphären um Weiße Zwerge