Esfera de Dyson

Una esfera de Dyson es una megaestructura hipotética que rodea una estrella y captura un gran porcentaje de su producción de energía solar . ^{[1] [2] [3]} El concepto es un experimento mental que intenta imaginar cómo una civilización espacial cubriría sus necesidades energéticas una vez que estas excedan lo que se puede generar únicamente con los recursos del planeta de origen. Debido a que solo una pequeña fracción de las emisiones de energía de una estrella llega a la superficie de cualquier planeta en órbita , la construcción de estructuras que rodeen una estrella permitiría a una civilización recolectar mucha más energía.

La primera concepción moderna de una estructura de este tipo fue obra de Olaf Stapledon en su novela de ciencia ficción Star Maker (1937). El concepto fue explorado posteriormente por el físico Freeman Dyson en su artículo de 1960 "Búsqueda de fuentes estelares artificiales de radiación infrarroja ". Dyson especuló que tales estructuras serían la consecuencia lógica de las crecientes necesidades energéticas de una civilización tecnológica y serían una necesidad para su supervivencia a largo plazo. Una señal de tales esferas detectada en búsquedas astronómicas sería un indicador de inteligencia extraterrestre .

Desde el artículo de Dyson, se han propuesto en la ingeniería exploratoria o se han descrito en la ciencia ficción muchos diseños variantes que implican una estructura artificial o una serie de estructuras para rodear una estrella , a menudo bajo el nombre de "esfera de Dyson". Las representaciones ficticias a menudo describen una capa sólida de materia que encierra una estrella, una disposición que el propio Dyson consideraba imposible.

Inspirado por la novela de ciencia ficción de 1937 Star Maker de Olaf Stapledon , ^[4] el físico y matemático Freeman Dyson fue el primero en formalizar el concepto de lo que se conocería como la "esfera de Dyson" en su artículo de 1960 " Búsqueda de fuentes estelares artificiales de radiación infrarroja". Dyson teorizó que a medida que aumentaran los requisitos energéticos de una civilización tecnológica avanzada, llegaría un momento en el que necesitaría recolectar sistemáticamente la energía de su estrella local a gran escala. Especuló que esto podría hacerse a través de un sistema de estructuras que orbitaran la estrella, diseñadas para interceptar y recolectar su energía. Argumentó que como la estructura daría como resultado la conversión a gran escala de la luz de las estrellas en radiación infrarroja lejana , una búsqueda terrestre de fuentes de radiación infrarroja podría identificar estrellas que albergaran vida inteligente. ^[5]

Dyson no detalló cómo se podría construir un sistema de este tipo, simplemente se refirió a él en el artículo como una "capa" o " biosfera ". Más tarde aclaró que no tenía en mente una estructura sólida, diciendo: "Una capa o anillo sólido que rodea una estrella es mecánicamente imposible. La forma de 'biosfera' que imaginé consiste en una colección suelta o enjambre de objetos que viajan en órbitas independientes alrededor de la estrella". ^[6] A este concepto se le ha denominado a menudo enjambre de Dyson ; ^[7] sin embargo, en 2013, Dyson dijo que había llegado a lamentar que el concepto hubiera sido nombrado en su honor. ^[8]

Los colectores de energía de estilo Dyson alrededor de una estrella distante absorberían y volverían a irradiar energía de la estrella. Las longitudes de onda de dicha energía reirradiada pueden ser atípicas para el tipo espectral de la estrella , debido a la presencia de elementos pesados ​​que no se producen de forma natural en su interior. Si el porcentaje de dichas longitudes de onda atípicas fuera significativo, se podría detectar una megaestructura alienígena a distancias interestelares. ^[5] Esto podría indicar la presencia de lo que se ha denominado una civilización Kardashev  de tipo II . ^[9]

SETI ha buscado espectros infrarrojos de análogos solares , al igual que Fermilab . ^{[10] [11]} Fermilab descubrió 17 candidatos potenciales "ambiguos", de los cuales cuatro fueron calificados en 2006 como "divertidos pero aún cuestionables". ^[10] Búsquedas posteriores también dieron como resultado varios candidatos, todos los cuales permanecen sin confirmar. ^{[12] [13] [14]}

El 14 de octubre de 2015, los científicos ciudadanos de Planet Hunters descubrieron fluctuaciones de luz inusuales en la estrella KIC 8462852, lo que generó especulaciones en la prensa sobre el descubrimiento de una esfera de Dyson. ^{[15] [16]} Sin embargo, un análisis posterior mostró que los resultados eran consistentes con la presencia de polvo. ^{[17] [18]} Una campaña adicional en 2024 identificó siete posibles candidatos para esferas de Dyson, pero se dijo que se necesitaba más investigación. ^{[19] [20]}

Aunque los sistemas de esferas de Dyson son teóricamente posibles, construir una megaestructura estable alrededor del Sol está actualmente muy por encima de la capacidad de ingeniería de la humanidad. La cantidad de naves necesarias para obtener, transmitir y mantener una esfera de Dyson completa excede las capacidades industriales actuales. George Dvorsky ha defendido el uso de robots autorreplicantes para superar esta limitación en un plazo relativamente cercano. ^[21] Algunos han sugerido que los hábitats de esferas de Dyson podrían construirse alrededor de enanas blancas ^[22] e incluso púlsares . ^[23]

Los motores estelares son megaestructuras hipotéticas cuyo propósito es extraer energía útil de una estrella, a veces para fines específicos. Por ejemplo, se ha propuesto que los cerebros de Matrioshka extraigan energía para la computación, mientras que los propulsores Shkadov extraerían energía para la propulsión. Algunos diseños de motores estelares propuestos se basan en la esfera de Dyson. ^{[24] [25]}

Desde mayo hasta junio de 2024, creció la especulación sobre el descubrimiento de posibles signos de esferas de Dyson interestelares. Los siete objetos de interés, todos ubicados a mil años luz de la Tierra, son enanas M , una clase de estrellas que son más pequeñas y menos luminosas que el Sol. Sin embargo, los autores de los hallazgos fueron cuidadosos de no hacer ninguna afirmación exagerada. ^[26] A pesar de esto, muchos medios de comunicación recogieron la historia. Se han hecho explicaciones alternativas menos fantásticas, incluida una propuesta de que el infrarrojo de los descubrimientos fue causado por galaxias distantes oscurecidas por polvo. ^{[27] [28] [29]}

Un precursor del concepto de esferas de Dyson apareció en la novela Star Maker de 1937 de Olaf Stapledon , ^[1] en la que describió "cada sistema solar... rodeado por una gasa de trampas de luz, que enfocaban la energía solar que escapaba para un uso inteligente"; ^[30] Dyson se inspiró en este libro y sugirió que "esfera de Stapledon" sería un nombre más apropiado para el concepto. ^[31] Las esferas de Dyson ficticias son típicamente estructuras sólidas que forman una capa continua alrededor de la estrella en cuestión, aunque el propio Dyson consideró que esa perspectiva era mecánicamente improbable. ^{[2] [3]} A veces se utilizan como el tipo de recurso argumental conocido como Big Dumb Object . ^[32]

Las esferas de Dyson aparecen como un elemento de fondo en muchas obras de ficción, incluida la novela de 1964 The Wanderer de Fritz Leiber , donde los extraterrestres encierran múltiples estrellas de esta manera. ^{[1] [32] [33]} Las esferas de Dyson se representan en la serie de libros de 1975-1983 Saga of Cuckoo de Frederik Pohl y Jack Williamson , y una funciona como escenario de la novela de Bob Shaw de 1975 Orbitsville y sus secuelas. ^{[2] [3]} En el episodio de 1992 " Relics " del programa de televisión Star Trek: The Next Generation , ^[34] el USS  Enterprise se encuentra atrapado en una esfera de Dyson abandonada; ^{[35] [36]} en una entrevista de 2011, Dyson dijo que disfrutó del episodio, aunque consideró que la esfera representada era "una tontería". ^[37] Michael Jan Friedman, que escribió la novelización, observó que en el episodio de televisión en sí la esfera de Dyson era efectivamente un MacGuffin , sin "nada al respecto" en la historia, y decidió desarrollar el elemento de la trama en su novelización. ^{[38] : ix}

Otros ejemplos de historias de ciencia ficción incluyen The World Is Round de Tony Rothman , la serie Inquisitor de Somtow Sucharitkul , Spinneret de Timothy Zahn , Federation World de James White , The Time Ships de Stephen Baxter y Pandora's Star de Peter F. Hamilton . ^{[1] : 133} Las variaciones sobre el concepto de Esfera de Dyson incluyen una sola banda circular en la novela Ringworld de Larry Niven de 1970 , ^{[3] [39] [40]} una media esfera en la novela Bowl of Heaven de 2012 de Gregory Benford y Niven, ^{[2] [3]} y esferas anidadas, también conocidas como cerebro Matrioshka  , en la serie Cageworld de Colin Kapp de los años 1980 y la trilogía Asgard de Brian Stableford de 1979-1990 . ^{[1] [3]}

El propio Stableford observó que las esferas de Dyson suelen ser MacGuffins o en gran medida profundas en los fondos de las historias, dando como ejemplos The Wanderer de Fritz Leiber y Deception Well de Linda Nagata , mientras que las historias que involucran exploración espacial tienden a emplear variantes como Ringworld de Niven. ^{[1] : 133} Da dos razones para esto: en primer lugar, que las esferas de Dyson son simplemente demasiado grandes para abordarlas, a lo que Friedman también aludió cuando señaló que la razón por la que su novelización de "Relics" no fue más allá en la esfera fue que solo tenía cuatrocientas páginas y tenía poco menos de cuatro semanas para escribirla; y en segundo lugar, que, especialmente para la ciencia ficción dura, las esferas de Dyson tienen ciertos problemas de ingeniería que complican las historias. ^{[1] : 133  [38] : ix} En particular, dado que la atracción gravitatoria está en equilibrio dentro de dicha esfera (según el teorema de las capas ), se deben emplear otros medios, como rotar la esfera, para mantener las cosas adheridas a la superficie interior, lo que luego conduce al problema de un gradiente de gravedad que tiende a cero en los polos rotacionales. ^{[1] : 133} Los autores abordan esto con varias modificaciones de la idea, como la anidación de Cageworld antes mencionada, la idea de doble esfera de Dan Alderson y el Ringworld reducido de Niven (discutido en " Bigger Than Worlds "). ^{[1] : 133}

• Disco de Alderson  : una hipotética megaestructura solar artificial
• Lista de tecnologías hipotéticas  : tecnología que podría existir en el futuro
• Ingeniería estelar  : modificación artificial hipotética de estrellas
• La estrella de Tabby  : una estrella conocida por sus inusuales eventos de oscurecimiento

• Gunn, Alastair (29 de diciembre de 2022). «Esferas de Dyson: cómo los humanos (y los extraterrestres) podrían capturar la energía de una estrella». BBC Science Focus . Archivado desde el original el 11 de marzo de 2024. Consultado el 20 de marzo de 2024 .
• Mann, Adam (1 de agosto de 2019). «¿Qué es una esfera de Dyson?». Space.com . Archivado desde el original el 7 de marzo de 2024. Consultado el 20 de marzo de 2024 .
• Schulze-Makuch, Dirk (29 de enero de 2014). «Esferas de Dyson: todavía desaparecidas, tal vez imposibles». Revista Smithsonian . Archivado desde el original el 28 de septiembre de 2023. Consultado el 20 de marzo de 2024 .
• Stableford, Brian (2004). "Esfera de Dyson". Diccionario histórico de literatura de ciencia ficción . Scarecrow Press. pág. 99. ISBN 978-0-8108-4938-9.
• Stanway, Elizabeth (21 de mayo de 2023). "Megaestructuras". Universidad de Warwick . Blog de Historias Cósmicas. Archivado desde el original el 26 de mayo de 2023. Consultado el 25 de marzo de 2024 .

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• Preguntas frecuentes sobre la esfera de Dyson
• FermiLab: Límite superior del cielo completo basado en IRAS para esferas de Dyson con un apéndice sobre ingeniería de esferas de Dyson

• Esfera de Dyson en Memory Alpha