ابرساختارهای تمدن‌های پیشرفته بیگانه چطور می‌توانند ساخته شوند و چگونه می‌توان پی به آنها برد؟!

در سال ۱۹۶۰، فریمن دایسون پیشنهاد کرد که چگونه تمدن‌های پیشرفته می‌توانند ابرساختار‌هایی را ایجاد کنند که به آن‌ها اجازه می‌دهد تمام انرژی ستاره خود را مهار کنند و فضای قابل سکونتی را که می‌توانند اشغال کنند چند برابر کنند.

در سال ۲۰۱۵، زمانی که ستاره KIC ۸۴۶۲۸۵۲ (معروف به ستاره تابی Tabby) به طور غیرقابل توضیحی کم فروغ شد، جامعه نجومی را مجذوب خود کرد. در حالی که تجزیه و تحلیل منحنی نور ستاره در سال ۲۰۱۸ نشان داد که این الگوی کم نور ممکن است به خاطر گرد و غبار سدکننده نور باشد، ستاره Tabby توجه را بر احتمال وجود ابرساختار‌ها و امضا‌های فنی تمدن‌های پیشرفته معطوف کرد.

ایده‌های دایسون در زمانی مطرح شد که ستاره‌شناسان از فراوانی سیارات فراخورشیدی در کهکشان ما بی‌اطلاع بودند. اولین سیاره فراخورشیدی تأیید شده تا سال ۱۹۹۲ کشف نشد. اما حالا تعداد آنها به ۵۵۱۴ رسیده است!

با در نظر گرفتن این موضوع، تیمی از محققان از بنگلور هند به تازگی مقاله‌ای را منتشر کرده‌اند که جایگزینی برای مفهوم ابرساختار ارائه می‌دهد. برای تمدن‌های پیشرفته‌ای که به دنبال فضای بیشتری برای گسترش هستند، گرفتن سیارات در منظومه خود – یا گرفتن سیارات شناور آزاد (FFP) فراتر از سامانه ستاره‌شان – و انتقال آن‌ها به منطقه قابل سکونت دور خورشیدی ستاره (HZ) راه حلی بسیار ساده باید باشد.

این تحقیق توسط Raghav Narasimha، دانشجوی فارغ التحصیل فیزیک در دانشگاه کریست در بنگلور هند انجام شد. دیگر محققان مارگاریتا سافونووا و چاندرا سیوارام، بودند.

امکان ساختن سازه‌های غول‌پیکر توسط تمدن‌های پیشرفته برای بهره‌برداری از انرژی ستاره‌هایشان بسیار قابل توجه است. دزموند برنال، در سال ۱۹۲۹ در اثر خود به نام «دنیا، گوشت و شیطان»  چنین ایده‌ای را مطرح کرد.

به گفته برنال، منبع مواد برای ساخت چنین سازه‌هایی تنها بخش کوچکی از زمین خواهد بود از سیارک‌ها و مواد دیگر سیاره‌ها و کمربند سیاره‌ای می‌توانند استفاده کنند.

اولاف استاپلدون در رمان علمی تخیلی خود یعنی «ستاره ساز» (Star Maker) همه چیز را یک قدم جلوتر برد، جایی که او توضیح داد که چگونه یک تمدن پیشرفته بشری در آینده خواهد توانست، سیاره‌های مصنوعی برای سکونت دائمی بسازد. این کره‌های توخالی بزرگ از ابر فلزات مصنوعی و استواری شفاف مصنوعی، اندازه‌ای به کوچکی یک سیارک تا بزرگ‌تر از زمین در این داستان داشتند.

این منابع ممکن است منبع الهام مقاله پیشنهادی دایسون در سال ۱۹۶۰ باشد.

در این مقاله مهم، «جستجوی منابع ستاره‌ای مصنوعی با تابش فروسرخ»، دایسون استدلال کرد که انگیزه‌های تمدن برای ساختن «زیست کره مصنوعی» (که بعداً توسط نیکولای کارداشف «کره دایسون» نامیده شد) مهار انرژی است.

او با شروع این احتمال که تمدن فرضی در فواصل کیهانی بسیار قدیمی‌تر و پیشرفته‌تر از بشریت باشد، استدلال کرد که:

«[این] یک فرضیه کاری معقول است که زیستگاه آن‌ها تا حدود تعیین شده توسط اصول مالتوسی گسترش یافته است.
دایسون می‌گوید باید انتظار داشت که طی چند هزار سال پس از ورود به مرحله توسعه صنعتی، توعی از هوشمندی پیدا شود که زیست کره‌ای مصنوعی تولید کند. مثلا سیاره‌های مختلف منظومه شمسی (به ویژه مشتری و غول‌های گازی) دارای مقدار عظیمی از مواد هستند که می‌توانند (در تئوری) برای ایجاد یک بیوسفر مصنوعی تغییر کاربری داده شوند.

اگر تمدنی پیشرفته از مشتری استفاده کند،جرم این سیاره برای ایجاد یک پوسته کروی در اطراف خورشید با ضخامت ۲ تا ۳ متر  با چگالی ۲۰۰ گرم در سانتی‌متر مربع کافی است.

علاوه بر این، دایسون با الهام از پیشرفت‌های اخیر در نجوم فروسرخ، پیشنهاد کرد که چگونه محققان SETI می‌توانند به دنبال شواهدی از این ساختار‌ها در کهکشان ما از طریق نشانه‌های حرارتی آن‌ها باشند.

دایسون پیشنهاد می‌کند که تمدن‌های پیشرفته فرازمینی از قبل می‌توانسته‌اند چنین ابرساختار‌هایی ساخته باشند. این‌ها می‌توانند انرژی کل ستاره را عمدتاً در محدوده باریک فروسرخ (IR) ۸ تا ۱۰ میکرون تابش کنندو پس باید به دنبال منبعی با تابش غیرعادی فروسرخ بود.

کارل سیگان و راسل واکر در سال ۱۹۶۶ در مقاله “قابلیت تشخیص مادون قرمز تمدن‌های دایسون” پیشنهاد کردند که تمدن‌های دایسون را با استفاده از تلسکوپ‌های فضایی IR جستجو کنند.

همچنین، ناراسیم‌ها و همکارانش پیشنهاد می‌کنند که چگونه می‌توان چندین سیاره را  داخل منظومه ستاره‌ای حرکت داد تا فضای قابل زندگی در منظومه شمسی  چند برابر شود.

بر اساس فرض دایسون تنها کسری از جرم مشتری (تقریباً ۱۳ درصد) می‌تواند برای ساختار ابرسازه‌های کافی است.

این مواد شامل مواد سنگی و هسته فلزی می‌شود، در حالی که هیدروژن و هلیوم (که ۸۷ درصد جرم مشتری را تشکیل می‌دهند) عملاً نمی‌توانند به عنوان مصالح ساختمانی استفاده شوند. ولی از هیدروژن فراوان می‌توان در راکتور‌های همجوشی استفاده کرد.

پیشنهاد دایسون مبتنی بر این نظریه بود که رشد جمعیت همواره از  منابع پیشی خواهد گرفت

ناراسیمها و همکارانش همچنین استدلال می‌کنند که محصور کردن ستاره‌ای مانند خورشید ما، تمام باد‌های خورشیدی آن را در درون خود به دام میاندازد، که منجر به ناپدید شدن هلیوسفر و قرار گرفتن کره دایسون در معرض سطوح بالایی از پرتو‌های کیهانی می‌شود – که به طور بالقوه به بیوسفر داخل آسیب می‌رساند. این یکی از چندین موضوع (هم فنی و هم اخلاقی) است.

برای ساختن چنین ابرساختاری، ما باید از تمام سیارات درونی و برخی از سیارات بیرونی استفاده کنیم، بنابراین منظومه شمسی را که اکنون می‌شناسیم، از جمله زمین با بیوسفر منحصر به فردش، به طور کامل نابود می‌شوند.

علاوه بر این، در منظومه شمسی ما، گرانش مشتری سیارک‌ها را منحرف می‌کند ودر غیاب آن این سیارک‌ها مشکل‌زا می‌شوند.

یک کره دایسون جامد گرانش نخواهد داشت مگر اینکه در حال چرخش باشد. میدان مغناطیسی طبیعی وجود نخواهد داشت.

در نهایت، آن‌ها به زمان‌بندی ساخت دایسون کره اشاره می‌کنند که بسیار زیاد خواهد بود. این امر ثبات و پایداری طولانی مدت تمدن‌ها را در دوره‌های طولانی در نظر نمی‌گیرد (پارامتر L در معادله معروف دریک).

در این شرایط، ایجاد یک ابرساختار نه تنها یک کار بزرگ به نظر می‌رسد، بلکه غیرعملی و غیر قابل توصیه است.

در زمان دایسون، عموماً فرض بر این بود که بیشتر ستارگان منظومه‌ای متشکل از حداقل یک سیاره دارند. بر اساس داده‌های به‌دست‌آمده توسط تلسکوپ فضایی کپلر و سایر سیاره‌یاب‌ها – مانند هابل، ماهواره بررسی سیاره فراخورشیدی (TESS) و تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) – اخترشناسان تخمین می‌زنند که حداقل ۱۰۰ میلیارد سیاره در منطقه ما وجود داشته باشد. در راه شیری ما، بیش از یک تریلیون سیاره شناور آزاد (FFP) وجود دارند.

اگر بتوان این سیارات را به منطقه قابل سکونت یک ستاره منتقل کرد، تحول بزرگی صورت می‌گیرد.

این تیم در مقاله خود توضیح داده‌اند که چطور تمدن‌ها پیشرفته سیارات غنی از آب مانند مریخ یا پلوتون، یا بسیاری از اجرام یخی فرا نپتونی (TNOs) را می‌توانند با استفاده از آرایه‌های لیزری قدرتمند به منطقه قابل حیات منظومه شمسی منتقل کنند. این لیزر‌ها باید در محدوده توان زتاوات یا اتاوات باشند، یعنی در حد انرژی حاصل از همجوشی هسته‌ای.

یک تمدن پیشرفته که قادر به حرکت سیارات در منظومه خود باشد، می‌تواند مکانیک مداری این دنیا‌ها را نیز تغییر دهد. این‌ایده همچنین توسط تسیولکوفسکی در سال ۱۸۹۵ توضیح داده شد، او  نوشت که تمدن‌های آینده می‌توانند چرخه‌های روزانه، طول سال و دمای فصلی سیاره‌های خود را هر زمان که نیاز داشته باشند تغییر دهند.

طبیعتاً، این مطالعه این سؤال را مطرح می‌کند که چگونه محققان SETI می‌توانند چنین تمدن‌هایی را جستجو کنند.

این ابرساختار‌ها را می‌توان با امضای آن‌ها در طول موج‌های فروسرخ شناسایی کرد،همچنین ناراسیم‌ها و همکارانش پیشنهاد می‌کنند که سیستم‌های مهندسی شده سیارات می‌توانند علائم فنی متمایز تولید کنند.

این شامل آرایه‌های لیزری باند باریک قدرتمندی است که در فواصل صد‌ها یا حتی هزاران سال نوری قابل تشخیص هستند.

در سال ۲۰۱۶، پروفسور لوبین مقاله‌ای منتشر کرد که نشان می‌داد با جستجوی “سرریز”  آرایه‌های لیزری می‌توان یک تمدن پیشرفته را شناسایی کرد. این‌ها می‌توانند برای ارتباطات، رانش و دفاع از سیارک استفاده شوند.

همچنین اگر سیارات به‌طور عجیبی چینش شده باشند، یعنی توده‌های سیارات از یک سیاره به سیاره دیگر جایگزین شوند (مثلا ترتیب سیارات در یک سامانه ستاره‌ای یک یک غول گازی، یک سیاره زمینی، سپس یک سیاره زمینی، و دوباره یک غول گازی باشد)، باید مشکوک شویم. مانند  Kepler-۲۰ یا TRAPPIST-۱، که در آن بسیاری از سیارات سنگی کم جرم مانند زمین (سیاره‌های سنگی کم جرم) نزدیک به ستاره خود در فاصله‌ای خیلی کم هستند.

به طور خلاصه، ناراسیمها و تیم او توصیه می‌کنند که ستاره‌شناسان در هنگام جستجوی امضا‌های زیستی و امضا‌های فنی، باید به دنبال معماری‌های عجیب فراسیاره‌ای (SEAs) به عنوان یکی از پارامتر‌های جستجو باشند.

منبع: arXiv و  Universe Today