Le sfere di Dyson

Nel 1960, il leggendario fisico Freeman Dyson pubblicò il suo fondamentale articolo “Search for Artificial Stellar Sources of Infrared Radiation”, in cui proponeva che potrebbero esistere civiltà extraterrestri così avanzate da poter costruire megastrutture abbastanza grandi da racchiudere la loro stella madre.

Secondo il grande fisico teorico, queste “sfere di Dyson”, come vennero chiamate, avrebbero potuto essere rilevate in base al “calore di scarto” che emettevano alle lunghezze d’onda del medio infrarosso. Ad oggi, le firme a infrarossi sono considerate una tecnofirma praticabile nella ricerca di intelligenza extraterrestre (SETI).

Cosa è stato scoperto finora sulle sfere di Dyson?

Finora, gli sforzi per rilevare le sfere di Dyson (e le relative variazioni) in base alle loro firme di “calore di scarto” si sono rivelati vani, portando alcuni scienziati a raccomandare di modificare i parametri di ricerca.
 
In un nuovo articolo pubblicato sul server di prestampa arXiv, il professore di astronomia e astrofisica Jason T. Wright del Center for Exoplanets and Habitable Worlds e del Penn State Extraterrestrial Intelligence Center (PSTI) raccomanda ai ricercatori SETI di perfezionare la ricerca cercando indicazioni di attività. In altre parole, consiglia di cercare le sfere Dyson in base a ciò per cui potrebbero essere utilizzate piuttosto che semplicemente in base alle tracce di calore.

Il limite di Landsberg

Come ben spiega Phys.org, la chiave dello studio di Wright è il limite di Landsberg, un concetto di termodinamica che rappresenta il limite teorico di efficienza per la raccolta della radiazione solare. Ciò è fondamentale poiché la proposta originale di Dyson era in gran parte basata sull’idea che tutta la vita sfrutta i gradienti di energia libera, come le forme di vita fotosintetiche che fanno affidamento su di esso per produrre ossigeno gassoso e nutrienti organici.
Dyson sosteneva inoltre che la vita tecnologicamente avanzata potrebbe crescere per imbrigliare e sfruttare maggiori quantità di questa energia. Tuttavia, questa capacità ha un limite assoluto: l’energia totale rilasciata da una stella (luce visibile, infrarossa, ultravioletta, ecc.).
 

Poiché l’energia deve essere conservata, Freeman Dyson pensò che parte di questa energia dovesse essere espulsa dalla struttura Dyson come calore disperso. Sfruttando i progressi nell’astronomia a infrarossi, un campo fiorente ai tempi di Dyson, gli astronomi potrebbero teoricamente misurare l’energia utilizzata da una civiltà avanzata cercando questo calore. Ad oggi, sono stati condotti solo tre studi nel medio infrarosso a tutto cielo, tra cui Infrared Astronomical Satellite (IRAS), Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) e AKARI.

Ricerche limitate

“Tradizionalmente, cerchiamo l’emissione infrarossa delle stelle per vedere se hanno materiale orbitale riscaldato dalla luce stellare”, ha detto Wright a Universe Today via e-mail. “Se non è il tipo di stella che tipicamente ha del materiale in orbita attorno ad essa, allora possiamo guardare più da vicino per vedere se il materiale assomiglia a polvere o qualcos’altro”.

Tuttavia, tutte le ricerche tentate fino ad oggi sono state in qualche modo ostacolate dal fatto che non esiste una teoria di fondo su come dovrebbe essere il calore disperso poiché le proprietà dei materiali di una sfera di Dyson rimangono sconosciute.

I modelli teorici proposti dagli astrofisici

Diversi modelli teorici sono stati proposti dagli astrofisici (incluso lo stesso Wright) per come potrebbero apparire le loro firme termiche, ma questi erano piuttosto semplici e basati su numerose ipotesi. Questi includono la simmetria sferica del guscio e la sua distanza orbitale dalla stella mentre non riescono a prevedere le temperature tipiche, le interazioni radiative o le profondità ottiche del materiale.

Ciò solleva un altro concetto fondamentale considerato da Wright che ha a che fare con lo scopo della struttura Dyson (quale “lavoro” svolge?), da cui si possono fare deduzioni sulle sue proprietà materiali.

Dyson ha riconosciuto che catturare l’energia di una stella era solo una delle possibili motivazioni per costruire una simile megastruttura. Ad esempio, diversi ricercatori SETI hanno proposto che una struttura Dyson potrebbe essere utilizzata come un motore stellare in grado di muovere le stelle (un propulsore Shkadov) o come un enorme supercomputer (un cervello Matrioshka).

Come il suo omonimo, un cervello Matrioshka ha una struttura annidata, in cui lo strato interno assorbe la luce solare diretta e gli strati esterni sfruttano il calore di scarto dello strato interno per ottimizzare l’efficienza computazionale.

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