Interstellare Objekte aus zerbrochenen Dyson-Kugeln

Jedes Jahr trifft ein Weltraumfelsen von der Größe eines Menschen auf die Erde und setzt eine ähnliche Energiemenge frei wie die Atombombe von Hiroshima , 15 Kilotonnen TNT. Dies entspricht dem weltweiten durchschnittlichen Stromverbrauch von wenigen Terrawatt für zwanzig Sekunden.

Die Wahrscheinlichkeit eines engen Durchgangs ist proportional zur Fläche des Ziels. Da der Abstand Erde-Mond 60-mal größer ist als der Erdradius, bedeutet dies, dass ähnliche Gesteine ​​innerhalb des Abstands Erde-Mond 3.600 Mal häufiger oder 300 Mal pro Monat vorbeikommen. Sie bewegen sich jedes Jahr einige Milliarden Mal innerhalb einer Kugel, die durch die Umlaufbahn der Erde um die Sonne begrenzt wird.

Daher ist es nicht verwunderlich, dass ein doppelt so großer Asteroid erst am 26. Januar 2023 in 3.589 Kilometern Höhe über der Erdoberfläche vorbeizog. Der Asteroid mit der Bezeichnung 2023 BU wurde fünf Tage zuvor vom Amateurastronomen Gennadiy Borisov entdeckt , der ebenfalls dort ist bekannt für die Entdeckung des ersten interstellaren Kometen im Jahr 2019 mit dem Namen 2I/Borisov.

Gibt es irgendwelche Auswirkungen der oben genannten Statistiken auf die Suche nach außerirdischem intelligentem Leben?

Im Jahr 1937 veröffentlichte Olaf Stapledon einen Science-Fiction-Roman mit dem Titel „ Star Maker“.“, in dem er sich vorstellte: „Im Laufe der Äonen wurden Hunderttausende kleiner Welten konstruiert, alle von dieser Art, aber allmählich an Größe und Komplexität zunehmen.“ Viele Sterne ohne natürliche Planeten wurden von konzentrischen Ringen künstlicher Welten umgeben. In einigen Fällen enthielten die inneren Ringe Dutzende, die äußeren Ringe Tausende von Globen, die an das Leben in einer bestimmten Entfernung von der Sonne angepasst waren. . . Es begann, die Energien seiner Sterne in einem bisher unvorstellbaren Ausmaß zu nutzen. Nicht nur war jetzt jedes Sonnensystem von einem Netz aus Lichtfallen umgeben, die die entweichende Sonnenenergie für eine intelligente Nutzung bündelten, so dass die gesamte Galaxie abgedunkelt wurde, sondern auch viele Sterne, die sich nicht als Sonnen eigneten, zerfielen und wurden ihrer selbst beraubt gewaltige Vorräte an subatomarer Energie.“

Das Konzept wurde später von Freeman Dyson in seiner wissenschaftlichen Arbeit aus dem Jahr 1960 mit dem Titel „Suche nach künstlichen stellaren Quellen der Infrarotstrahlung“ formalisiert. Dyson argumentierte, dass unsere Zivilisation angesichts des stetig steigenden Energiebedarfs der Menschheit möglicherweise danach streben könnte, die gesamte Energieproduktion der Sonne zu nutzen. Er schlug eine Hülle aus umlaufenden Strukturen vor, die die Sonnenleuchtkraft abfangen und sammeln würden. Diese sogenannte Dyson-Kugel würde Infrarotstrahlung aussenden, um die durch Sonnenlicht auf sie übertragene Wärme auszugleichen. Die optische Emission von der Sonnenoberfläche bei einer Temperatur von 5780 K würde durch die Infrarotemission bei einer Temperatur von 400 K von einer Kugelschale am Abstand Erde-Sonne ausgeglichen.

Eine solche Infrarotemission bei einer Spitzenwellenlänge von etwa 7 Mikrometern könnte eine Dyson-Kugel im Vergleich zur natürlichen optischen UV-Emission sonnenähnlicher Sterne markieren. Bisher wurden bei der Suche nach entsprechenden Infrarotsignaturen von Sternen oder Galaxien keine Hinweise auf Dyson-Kugeln gefunden, sondern lediglich Emission durch natürlichen Staub.

In einer neuen wissenschaftlichen Arbeit habe ich darauf hingewiesen, dass selbst wenn Dyson-Sphären existierten, um ihren Zivilisationen eine Zeit lang zu dienen, die meisten von ihnen ohne umfassende Wartung innerhalb von Milliarden von Jahren zerfallen wären. In diesem Fall könnten ihre Fragmente als ungewöhnliche interstellare Objekte erscheinen.

Wie in dem Lehrbuch „ Leben im Kosmos “, das ich mit Manasvi Lingam geschrieben habe, gezeigt wird , sind starre Dyson-Sphären nicht einfach zusammenzuhalten. In Übereinstimmung mit Newtons Eisensphären-Theorem ist eine perfekt kugelförmige und starre Schale keiner Nettogravitationskraft aus dem Inneren eines Sterns ausgesetzt, unabhängig davon, ob sie auf dem Stern zentriert ist. Die Schale erfährt jedoch auf ihrer Oberfläche zerstörerische Differenzkräfte und ihre Materialstärke muss unrealistisch hoch sein, um eine Verformung zu verhindern. Die erforderliche Festigkeit liegt um eine Größenordnung über der unserer härtesten technischen Materialien wie Graphen. Um diese Herausforderung zu umgehen, schlug Robert Forward eine gekachelte Struktur vor, bei der jede Einheit als Sonnensegel fungiert, bei dem die Schwerkraft des Sterns durch seinen nach außen gerichteten Strahlungsschub genau ausgeglichen wird und so eine feste Position beibehält, ohne den Stern zu umkreisen.

Wenn eine andere Zivilisation eine Dyson-Kugel konstruiert hätte, die im Laufe der Zeit zerfiel und zerfiel, könnten ihre Fragmente zur ungewöhnlichen Form und den Lichtsegeleigenschaften des interstellaren Objekts „ Oumuamua “ oder zu der ungewöhnlichen Materialstärke des ersten und zweiten interstellaren Meteors geführt haben , IM1 und IM2 . Besonders interessant wird in diesem Zusammenhang unsere bevorstehende Expedition in zwei Monaten zur Bergung von IM1 -Fragmenten sein.

Aber unabhängig von ihrer ursprünglichen Architektur wäre eine Dyson-Kugel ein Wartungsalbtraum, da sie jedes Jahr von ein paar Milliarden Weltraumfelsen in Menschengröße durchbohrt wird. Im Laufe einiger Milliarden Jahre wird die Struktur alle hundert Meter Löcher von einigen Metern Größe aufweisen. Interessanterweise betrug die geschätzte Größe von `Oumuamua etwa hundert Meter, was möglicherweise auf die Bombardierungsrate einer alten Dyson-Kugel zurückzuführen ist.

Kleinere Löcher werden weitaus häufiger vorkommen. Die Löcher werden einen erheblichen Teil der bereits existierenden Oberfläche der Dyson-Kugel vor dem Bombardement durch Mikrometeoriten im Subzentimeterbereich bedecken. Diese Einschlagsstatistik wird jetzt empirisch gemessen , da das Webb-Teleskop jeden Monat von einem staubgroßen Partikel getroffen wird. Ohne Reparatur würde eine Milliarden Jahre alte Dyson-Kugel einem großen Fischernetz ähneln, das einen erheblichen Teil des Sternenlichts durchlässt.

Sobald eine Zivilisation ihre Dyson-Sphäre verlässt, wird die Infrastruktur der Hülle von Mikrometeoriten durchbohrt und verliert innerhalb von Milliarden von Jahren ihre Funktionalität.

Anstatt einen Stern als Energiequelle zu umkreisen, könnte sich die technologisch fortgeschrittene Zivilisation dafür entscheiden, einen eigenen künstlichen Fusionsreaktor zu entwickeln, der tragbar und für den Antrieb durch den interstellaren Raum nützlich sein könnte.

Der erste Hinweis darauf, dass die Menschheit in der Lage ist, diesen Weg einzuschlagen, wurde am 5. Dezember 2022 von der National Ignition Facility (NIF) am Lawrence Livermore National Laboratory demonstriert .

Als nächstes steht auf unserer Agenda die Entwicklung eines interstellaren Fusionsmotors. Sobald wir lernen, das Feuer anzuzünden, müssen wir möglicherweise keine Dyson-Kugel um den natürlichen Ofen unserer Sonne bauen.

Ad Astra!

ÜBER DEN AUTOR

Avi Loeb ist Leiter des Galileo-Projekts, Gründungsdirektor der Black Hole Initiative der Harvard University, Direktor des Institute for Theory and Computation am Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics und ehemaliger Vorsitzender der Astronomieabteilung der Harvard University (2011). –2020). Er ist Vorsitzender des Beirats für das Breakthrough Starshot-Projekt und ehemaliges Mitglied des President's Council of Advisors on Science and Technology sowie ehemaliger Vorsitzender des Board on Physics and Astronomy der National Academies. Er ist der Bestsellerautor von „ Extraterrestrial: The First Sign of Intelligent Life Beyond Earth “ und Co-Autor des Lehrbuchs „ Life in the Cosmos “, beide erschienen im Jahr 2021. Sein neues Buch mit dem Titel „ Interstellar Die Veröffentlichung ist für August 2023 geplant.