Το 2018, ο κόσμος ενθουσιάστηκε με ένα ασυνήθιστο αστέρι στον Γαλαξία μας. Το KIC 8462852, γνωστότερο ως αστέρι του Boyajian ή άστρο της Τάμπι, διαπιστώθηκε ότι εξασθενεί με έναν ασυνήθιστο τρόπο.
Καθώς ένας πλανήτης περιστρέφεται γύρω από ένα αστέρι, μπλοκάρει μια ορισμένη ποσότητα φωτός και το κάνει να εξασθενεί από τη δική μας οπτική γωνία στη Γη. Ωστόσο, όταν οι αστρονόμοι εξέτασαν το άστρο της Τάμπι, διαπιστώσαν ότι αυτό εξασθενίζει κατά μεταβλητά ποσά.
Αυτό οδήγησε σε άγριες εικασίες ότι θα μπορούσαμε να έχουμε βρει μια «σφαίρα Ντάισον» – μια θεωρητική μεγαδομή που κατασκευάστηκε από έναν προηγμένο εξωγήινο πολιτισμό γύρω από ένα αστέρι για να εκμεταλλευτεί την ενέργειά του. Φυσικά, η εξήγηση αποδείχθηκε ότι ήταν η σκόνη.
Αλλά αυτό δεν σταμάτησε την αναζήτηση για υποτιθέμενους προηγμένους εξωγήινους πολιτισμούς (τύπου ΙΙ στην κλίμακα Kardashev) που μπορεί να επιθυμούν να κατασκευάσουν τέτοιες μεγαδομές. Δύο ομάδες έβγαλαν πρόσφατα έγγραφα σχετικά με τις έρευνές τους για πιθανές σφαίρες Ντάισον, βρίσκοντας πιθανούς υποψηφίους που αξίζουν μια πιο προσεκτική εξέταση.
Τι ψάχνουν οι αστρονόμοι για να εντοπίσουν σφαίρες Ντάισον
Κοιτάζοντας το φως που εκπέμπουν τα αστέρια, μπορούμε να μάθουμε πολλά για τη σύνθεση, την ηλικία και τον τύπο τους. Όταν ψάχνουν για σφαίρες Ντάισον, οι αστρονόμοι αναζητούν δύο πράγματα: μεταβλητή φωτεινότητα, καθώς η δομή περνάει μπροστά από το άστρο από τη δική μας οπτική γωνία, και μια περίσσεια υπέρυθρου φωτός, που προκαλείται από τη σπατάλη θερμότητας που θα μπορούσε να εκπέμπεται από μια μεγαδομή.
Το πρόβλημα, όπως επισημαίνεται και από τις δύο μελέτες, είναι ότι η περίσσεια υπέρυθρης ακτινοβολίας μπορεί να είναι σημάδι περιβάλλουσας σκόνης, πρωτοπλανητικών δίσκων ή δίσκων συντριμμιών. Εν ολίγοις, θα περιμένατε περίσσεια υπέρυθρης ακτινοβολίας από νεότερα άστρα, αλλά αυτή μειώνεται καθώς το άστρο γερνάει και η ύλη συνενώνεται σε πλανήτες και ζώνες αστεροειδών. Υπερβολική υπέρυθρη ακτινοβολία έχει ανιχνευθεί σε μεγαλύτερα αστέρια, ηλικίας μεταξύ 10 και 200 εκατομμυρίων ετών – 16 για την ακρίβεια – ενώ μια περίπτωση έχει βρεθεί σε ένα αστέρι ηλικίας άνω του 1 δισεκατομμυρίου ετών.
Θεωρείται ότι πρόκειται για περιπτώσεις Ακραίων Δίσκων Θραυσμάτων (EDD), που ενδεχομένως προκλήθηκαν από συγκρούσεις μεταξύ βραχωδών πλανητών. Ωστόσο, υπάρχουν ακόμη αναπάντητα ερωτήματα σχετικά με το πώς θα μπορούσε να συμβεί αυτό.
«Οι αστρικές ηλικίες αυτών των υποψηφίων βρίσκονται σε ένταση με τα τρέχοντα μοντέλα σχηματισμού βραχωδών πλανητών, τα οποία προβλέπουν ότι τα περισσότερα γεγονότα σύγκρουσης (που οδηγούν σε τέτοιους δίσκους) θα πρέπει να συμβούν μέσα στα πρώτα 100 Myr», γράφει μια ομάδα σε μια μελέτη που δημοσιεύτηκε στο arXiv. «Ως εκ τούτου, αυτά τα αντικείμενα μπορεί να υποδεικνύουν ότι αυτές οι διαδικασίες διαρκούν περισσότερο από ό,τι πιστεύεται ή ότι άλλες διαδικασίες οδηγούν σε τέτοιους δίσκους».
Τα καλά νέα είναι ότι η αναζήτηση για ακραίες υπερβολές υπέρυθρου φωτός μπορεί να μας βοηθήσει να μάθουμε περισσότερα για αυτά τα ασυνήθιστα και σπάνια συστήματα και να εντοπίσουμε πιθανώς υποψήφιες σφαίρες Ντάισον ταυτόχρονα, καθιστώντας το διπλό κέρδος.
Χρησιμοποιώντας μηχανική μάθηση για να ψάξει σε δεδομένα για σχεδόν 4,9 εκατομμύρια αστέρια και να εντοπίσει περιπτώσεις όπου οι υπέρυθρες εκπομπές είναι πολύ υψηλότερες από τις αναμενόμενες, η πρώτη ομάδα βρήκε 53 πιθανούς υποψήφιους.
Μεταξύ αυτών περιλαμβάνονται αστέρια που θεωρούνται νεότερα, αλλά και πιο ώριμα αστέρια, που τα καθιστούν καλύτερους υποψήφιους για πιθανές εξωγήινες μεγαδομές. Η ακριβής γήρανση και η περαιτέρω παρατήρηση αυτών των άστρων είναι απαραίτητη για την εξαγωγή περισσότερων συμπερασμάτων, και φυσικά, η εξήγηση είναι πιθανό να οφείλεται σε μη εξωγήινες εξηγήσεις.
Μια δεύτερη εργασία που έγινε δεκτή για δημοσίευση στο Monthly Notices of the Royal Astronomical Society επικεντρώθηκε στην αναζήτηση μερικών σφαιρών Ντάισον – μεγαδομές που δεν περιβάλλουν πλήρως το άστρο – και εξέτασε έναν κατάλογο περίπου 320.000 άστρων και εντόπισε «7 πηγές που εμφανίζουν περίσσεια ροής στο μέσο υπέρυθρο αβέβαιης προέλευσης».
Είναι ενδιαφέρον ότι οι υποψήφιοι αυτοί φαίνεται να είναι αστέρες νάνοι Μ στην κύρια ακολουθία τους, ή αστέρες μικρότερης μάζας από τον Ήλιο μας που βρίσκονται στην κύρια σταθερή περίοδο της ζωής τους. Αυτό προκαλεί έκπληξη.
«Οι δίσκοι συντριμμιών των νάνων Μ είναι πολύ σπάνια αντικείμενα και μέχρι σήμερα έχει επιβεβαιωθεί μόνο ένας μειωμένος αριθμός», εξηγεί η ομάδα, προσθέτοντας ότι οι προτεινόμενες εξηγήσεις για αυτή την έλλειψη δίσκων συντριμμιών περιλαμβάνουν σφάλματα ανίχνευσης και ηλικίας ή διαφορετικές διεργασίες που λαμβάνουν χώρα γύρω από αυτά τα μικρότερα άστρα.
«Ωστόσο, η θερμοκρασία και η κλασματική υπέρυθρη φωτεινότητα […] των υποψηφίων μας είναι διαφορετικές από εκείνες των τυπικών δίσκων συντριμμιών, οι οποίοι τείνουν να είναι ψυχροί (10 – 100 Κ) και να έχουν χαμηλές κλασματικές φωτεινότητες […] Αυτές οι υψηλές κλασματικές φωτεινότητες […] είναι ένα χαρακτηριστικό που είναι πιο συμβατό με νέους δίσκους σε σύγκριση με εκείνες των συνηθισμένων δίσκων συντριμμιών [. …], αλλά η έλλειψη μεταβλητότητας φαίνεται να είναι ασυμβίβαστη με το σενάριο των νεαρών αστέρων», γράφει η ομάδα, προσθέτοντας ότι υπάρχουν αρκετές φυσικές εξηγήσεις για την περίσσεια υπέρυθρης ακτινοβολίας, αν και καμία από αυτές δεν εξηγεί με σαφήνεια τι συμβαίνει με αυτούς τους υποψήφιους, δεδομένου ότι πρόκειται για νάνους Μ.
«Μήπως οι υποψήφιοι μας είναι παράξενα νεαρά αστέρια των οποίων η ροή δεν μεταβάλλεται με το χρόνο; Μήπως αυτά τα άστρα είναι δίσκοι συντριμμιών Μ-νάνων με ακραία κλασματική φωτεινότητα; Ή κάτι εντελώς διαφορετικό;»