کره‌های دایسون — ابرسازه‌های فرضی که تمدن‌های پیشرفته فضایی ممکن است برای محصور کردن یک ستاره و بهره‌برداری از انرژی آن بسازند — با یک نقص致致ی مواجه‌اند: آن‌ها به‌طرز فاجعه‌باری ناپایدار هستند. اما حالا یک مهندس ادعا کرده راهی برای پایدارسازی این سازه‌ها یافته است — و تنها چیزی که لازم است، وجود دو ستاره است.
در دهه ۱۳۳۸، فیزیکدان و اندیشمند چندرشته‌ای، فریمن دایسون، ایده‌ی این کره‌های هم‌نام خود را مطرح کرد. او تصور می‌کرد که یک تمدن پیشرفته، نیاز سیری‌ناپذیری به فضا و انرژی خواهد داشت. و اگر به اندازه کافی تلاشگر باشند، می‌توانند یک سیاره را تکه‌تکه کرده و از آن یک پوسته‌ی کروی غول‌آسا بسازند. این کره، ستاره را در بر می‌گیرد، میلیاردها برابر سطح یک سیاره مساحت فراهم می‌کند و انرژی خورشیدی عظیمی را جذب خواهد کرد.
دایسون محاسبه کرد که اگر از جرمی معادل سیاره‌ی مشتری استفاده شود، می‌توان پوسته‌ای ساخت که خورشید را در فاصله‌ای تقریباً برابر با مدار زمین کاملاً احاطه کند. اما مشکلی بزرگ وجود دارد: نیروی گرانشی درون یک پوسته‌ی توخالی به طور کامل خنثی می‌شود؛ یعنی هیچ نیرویی این کره را در جای خود نگه نمی‌دارد. در نتیجه، کره و ستاره می‌توانند به‌طور مستقل حرکت کنند — که دیر یا زود باعث برخورد ستاره با کره و نابودی کل سازه خواهد شد.
اما در پژوهشی که در ۱۰ بهمن در نشریه Monthly Notices of the Royal Astronomical Society منتشر شده، کالین مک‌اینس، مهندسی از دانشگاه گلاسگو، راهی نظری برای پایدار کردن کره دایسون یافته است. راه‌حل او ساده است: نیاز به سامانه‌ای شامل حداقل دو ستاره دارید.
جست‌وجو برای کره‌های دایسون پایدار: آینده انرژی در دست ما
مک‌اینس کارش را با بررسی سامانه‌های دوتایی (دو ستاره‌ای) آغاز کرد تا نقاطی را بیابد که در آن‌ها بتوان یک کره دایسون را به شکلی پایدار قرار داد — جایی که نیروهای گرانشی وارد بر آن متعادل باشند. او یک حالت پیدا کرد که در آن، کره هر دو ستاره را در بر می‌گیرد. اما این حالت تنها تا حدی پایدار بود و همچنان مستعد همان بی‌ثباتی مورد مشاهده در مدل تک‌ستاره‌ای بود.
حالت دیگر زمانی رخ می‌دهد که کره به دور هر دو ستاره می‌چرخد، بدون آنکه آن‌ها را در بر بگیرد. این نوع آرایش ممکن است برای ایستگاه‌های فضایی مفید باشد، اما دیگر مزایای انرژی کره دایسون — یعنی محصور کردن ستاره — را فراهم نمی‌کند.
اما مک‌اینس سرانجام یک حالت هم پایدار و هم کاربردی را یافت: در سامانه‌های دوتایی که یک ستاره بسیار کوچکتر از دیگری است، کره دایسون می‌تواند ستاره کوچکتر را احاطه کند. در این سناریو، حرکت ستاره کوچکتر مانند لنگری گرانشی عمل می‌کند که باعث می‌شود کره دایسون همراه با مدار همان ستاره کوچکتر حول ستاره بزرگ‌تر حرکت کند و از برخورد فاجعه‌بار جلوگیری شود.
البته این مدل محدودیت‌هایی دارد:
- ستاره کوچکتر باید جرمی کمتر از یک‌دهم جرم ستاره بزرگ‌تر داشته باشد؛ در غیر این صورت نقطه پایداری از بین می‌رود.
- خود کره باید بسیار سبک و نازک باشد؛ در غیر این صورت اثر گرانشی آن می‌تواند پایداری کل سامانه را به هم بزند.
و البته، این تحلیل هیچ‌یک از ملاحظات عملی مهندسی — مانند تنش‌ها و فشارهای وارده به سازه، یا چگونگی ساخت آن — را در نظر نگرفته است.
نگاهی به آسمان برای یافتن کره‌های دایسون
اگرچه بعید است بشر بتواند در آینده‌ای قابل پیش‌بینی چنین کره‌ای بسازد — یا اصلاً هرگز بسازد — اما این پژوهش می‌تواند به جست‌وجو برای تمدن‌های فرازمینی کمک کند. منطقی است که یک تمدن پیشرفته قبل از ساخت کره دایسون، همین کشف را کرده باشد. بنابراین، نباید به دنبال چنین سازه‌هایی اطراف ستاره‌های تنها باشیم.
در عوض، پژوهشگران می‌توانند به دنبال ستاره‌های بزرگ و درخشان با همراهی فروسرخ و محو باشند — نشانه‌ای احتمالی از نشت گرما از کره دایسونی که ستاره کوچکتر را در بر گرفته است.
این مقاله نخستین بار در ۲۳ فروردین ۱۴۰۴ منتشر شده است.
