La ricerca della “materia mancante” nell’Universo è stata così spesso infruttuosa che alcuni suggerimenti sono stati presi più seriamente di quanto non avrebbero fatto in passato. Uno che ha attirato abbastanza attenzione interessa le Sfere di Dyson.
Ci sono buone ragioni per concludere che queste sfere ipotetiche non sono la materia che si sta cercando, ma anche per valutarne la possibilità.
Cosa sono le sfere di Dyson?
Solo una piccola frazione dell’energia del Sole cade sui suoi pianeti, mentre il resto si disperde nello Spazio. Nel 1937, lo scrittore di fantascienza Olaf Stapledon scrisse un libro, The Star Maker, che esplorava le idee di civiltà molto più avanzate alla ricerca di energia.
Il libro ispirò il fisico Freeman Dyson a proporre che tali civiltà potessero costruire superfici sottili giganti nello Spazio per catturare più energia delle loro stelle, alla fine circondando parzialmente o interamente la stella.
Dyson notò che tali strutture avrebbero bloccato la luce visibile della stella agli osservatori altrove, ma l’avrebbero irradiata nell’infrarosso. Di conseguenza, sostenne, un modo per trovare civiltà extraterrestri avanzate potrebbe essere quello di cercare spettri dominati dall’infrarosso.
L’idea catturò l’immaginazione di molte persone e ottenne un’impennata di popolarità quando il mistero di KIC 8462852 (noto anche come stella di Boyajian ) emerse nel 2015. KIC 8462852 subisce significativi cali di luminosità a intervalli irregolari, troppo grandi per essere il risultato di pianeti che ne bloccano la luce.
Ci furono così tante speculazioni sul fatto che il comportamento osservato potesse essere causato dalle sfere di Dyson parzialmente costruite, che un altro soprannome, “Alien Megastructure Star”, divenne comune.
le sfere di Dyson potrebbero essere la massa mancante?
Ci sono in realtà due tipi di massa che le nostre indagini dell’Universo non sono riuscite a trovare. La più famosa di queste è la materia oscura, la massa necessaria per spiegare i movimenti delle galassie sotto le leggi della gravità. L’altro tipo di massa mancante è materiale più regolare, probabilmente composto principalmente da idrogeno ed elio, a differenza della materia oscura, che è molto probabilmente composta da particelle esotiche.
Quando gli astronomi parlano di “massa mancante“, intendono il secondo tipo. Sappiamo che questa categoria è composta da elementi regolari perché le prove risalenti a poco dopo la nascita dell’Universo ci consentono di calcolare quanta materia ordinaria dovrebbe esserci nell’Universo oggi. Quando ci guardiamo intorno, possiamo vedere solo circa due terzi di quella quantità.
In questa categoria manca molta meno massa rispetto alla materia oscura, ma è comunque un’enorme quantità. Tra le spiegazioni ci sono enormi filamenti di gas che si estendono tra le galassie.
Una volta che la gente si è resa conto di quanto sarebbero state fantastiche le Sfere di Dyson, e si è divertita con le potenziali idee fantascientifiche di vivere all’interno di qualcosa di così incredibilmente vasto, i fisici hanno riflettuto sugli aspetti pratici, e si è scoperto che le Sfere di Dyson complete non hanno proprio senso.
Il materiale delle Sfere di Dyson dovrebbe provenire da qualche parte. È molto improbabile che anche la civiltà più avanzata riesca a raccogliere materia dalla propria stella e trasformarla in qualcosa di solido. Se potessero, probabilmente non farebbero affidamento sull’energia stellare in ogni caso. Pertanto, il materiale della Sfera dovrebbe essere costituito da pianeti, lune e asteroidi.
Alcuni sistemi stellari hanno più massa in orbita della nostra, altri probabilmente meno, ma non c’è motivo di pensare che siamo insolitamente leggeri in quel reparto.
Questo significa che non ci sarebbe poi così tanta massa nella sfera stessa, anche se si utilizzasse ogni frammento di materiale solido nel sistema planetario. Se la domanda intendesse dire “Il materiale nelle Sfere di Dyson potrebbe essere così enorme da rappresentare una grande porzione della materia mancante?” allora bisognerebbe spiegare da dove proviene quella materia in primo luogo.
Perlustrare lo Spazio tra le stelle e trovare pianeti vaganti o altre fonti di materiale in modo che possano essere trasformati in supporto per pannelli solari è improbabile che sia pratico.
Un altro modo di interpretare la domanda è: “Potrebbero esserci miliardi di stelle circondate da sfere di Dyson che catturano tutta la loro luce e non possiamo vederle, rendendo così la galassia molto più densamente popolata di stelle di quanto pensiamo?” Questo è generalmente quello che le persone intendono.
Data la quantità di materiale solido nel Sistema Solare, qualsiasi Sfera completamente avvolgente dovrebbe essere molto sottile. Così sottile, in effetti, che sarebbe gravitazionalmente instabile. L’unico modo per evitare il disastro sarebbe quello di utilizzare grandi quantità di energia, rendendo l’intera idea una perdita netta.
Conclusioni
Se le sfere di Dyson esistono, sono molto incomplete, o sottili “anelli di Dyson” o reti di chiazze che raccolgono una piccola percentuale o meno della luce della stella. A volte vengono chiamate sciami di Dyson.
Se una stella fosse orbitata da uno sciame di Dyson, la vedremmo, offuscata da qualche occasionale blip mentre la porzione si frappone tra noi e essa: la situazione ipotetica che ha reso famosa KIC 8462852. Sono state identificate decine di stelle in cui questo potrebbe accadere, anche se altre spiegazioni sono più probabili.
In un caso come questo, la stella non scomparirebbe per un periodo prolungato. Di conseguenza, le nostre stime del numero di stelle nella galassia non sarebbero sbagliate di molto, se non del tutto. Qualsiasi piccola sottostima potrebbe essere responsabile solo di una piccola parte della materia mancante.
Anche se fosse stata costruita una Sfera di Dyson completa, una caratteristica essenziale del concetto è che irradierebbe nell’infrarosso. Dyson voleva che fossimo alla ricerca di quel tipo di segnale infrarosso. Il JWST e i nostri pochi altri telescopi a infrarossi non possono guardare ovunque, quindi potrebbero aver perso alcuni di questi radiatori. Tuttavia, se fossero stati abbastanza comuni da risolvere il mistero della massa mancante, avremmo dovuto vederli ormai.
