Em 1960, o lendário físico Freeman Dyson publicou seu artigo seminal “Busca por fontes estelares artificiais de radiação infravermelha”, no qual propunha que poderia haver civilizações extraterrestres tão avançadas que poderiam construir megaestruturas grandes o suficiente para envolver sua estrela-mãe.
Ele também indicou que essas “esferas de Dyson”, como passaram a ser conhecidas, poderiam ser detectadas com base no “calor residual” que emitiam nos comprimentos de onda do infravermelho médio.
Até hoje, as assinaturas infravermelhas são consideradas uma tecnoassinatura viável na Busca por Inteligência Extraterrestre (SETI).
Até agora, os esforços para detectar as Esferas de Dyson (e suas variações) por suas assinaturas de “calor residual” não deram certo, levando alguns cientistas a recomendar ajustes nos parâmetros de pesquisa.
Num novo artigo, o professor de astronomia e astrofísica Jason T. Wright, do Center for Exoplanets and Habitable Worlds e do Penn State Extraterrestrial Intelligence Center (PSTI), recomenda que os investigadores do SETI refinem a pesquisa procurando por indicações de atividade. Em outras palavras, ele recomenda procurar esferas de Dyson com base na finalidade para a qual elas poderiam ser usadas, em vez de apenas assinaturas de calor.
A chave para o estudo de Wright é o Limite de Landsberg, um conceito em termodinâmica que representa o limite teórico de eficiência para a captação de radiação solar.
Isto é vital, uma vez que a proposta original de Dyson se baseava em grande parte na ideia de que toda a vida explora gradientes de energia livre, como as formas de vida fotossintéticas que dependem deles para produzir gás oxigénio e nutrientes orgânicos.
Ele argumentou ainda que a vida tecnologicamente avançada poderia crescer para aproveitar e explorar maiores quantidades desta energia. Porém, essa capacidade tem um limite absoluto: a energia total liberada por uma estrela (luz visível, infravermelha, ultravioleta, etc.).
Como a energia deve ser conservada, Freeman Dyson argumentou que parte dessa energia deveria ser expelida da estrutura de Dyson como calor residual. Aproveitando os avanços na astronomia infravermelha, um campo florescente na época de Dyson, os astrônomos poderiam, teoricamente, medir a energia usada por uma civilização avançada, procurando esse calor.
Até o momento, apenas três estudos de infravermelho médio em todo o céu foram conduzidos, incluindo o Satélite Astronômico Infravermelho (IRAS), o Explorador de Pesquisa Infravermelha de Campo Amplo (WISE) e o AKARI.
“Tradicionalmente, procuramos a emissão infravermelha das estrelas para ver se elas têm material orbital quente da luz das estrelas”, disse Wright ao Universe Today por e-mail.
“Se não for o tipo de estrela que normalmente tem material a orbitá-la, então podemos olhar mais de perto para ver se o material se parece com poeira ou outra coisa.”
No entanto, todas as pesquisas tentadas até o momento foram um tanto dificultadas pelo fato de que não existe uma teoria subjacente sobre como seria o calor residual, uma vez que as propriedades dos materiais de uma esfera de Dyson permanecem desconhecidas.
Vários modelos teóricos foram propostos por astrofísicos (incluindo o próprio Wright) para a aparência de suas assinaturas térmicas, mas estes foram bastante simples e baseados em numerosas suposições.
Estes incluem a simetria esférica da concha e sua distância orbital da estrela, embora não consigam prever temperaturas típicas, interações radiativas ou profundidades ópticas do material.
Isto levanta outro conceito vital considerado por Wright, que tem a ver com o propósito da estrutura de Dyson (que “trabalho” ela realiza?), a partir do qual podem ser feitas inferências sobre suas propriedades materiais.
Dyson reconheceu que capturar a energia de uma estrela era apenas uma motivação possível para a construção de tal megaestrutura. Por exemplo, vários pesquisadores do SETI propuseram que uma estrutura de Dyson poderia ser usada como um motor estelar que poderia mover estrelas (um Propulsor Shkadov) ou como um supercomputador massivo (um Cérebro Matrioshka).
Tal como o seu homónimo, um Cérebro Matrioshka tem uma estrutura aninhada, onde a camada interna absorve a luz solar direta e as camadas externas exploram o calor residual da camada interna para otimizar a eficiência computacional.
Além disso, Wright abordou os desafios de engenharia da construção de tal estrutura. Enquanto Dyson se concentrou nas leis da física como a única base para a existência de megaestruturas, Wright também considerou os aspectos práticos da engenharia envolvidos.
A partir disso, ele arriscou que a civilização poderia ser motivada a construir gradualmente seções de uma esfera para aumentar gradualmente seu volume habitável em torno de uma estrela.
Com tudo isso em mente, Wright aplicou a termodinâmica da radiação às esferas de Dyson como máquinas de computação e quais seriam as consequências observáveis.
Ele concluiu que há pouca ou nenhuma vantagem na criação de conchas de nidificação e que o uso ideal da massa favoreceria esferas de Dyson menores e mais quentes. Além disso, ele indicou que haveria diferenças observáveis entre as Esferas de Dyson “completas” (totalmente montadas em torno de uma estrela) e aquelas ainda em progresso.
Como Wright explicou:
“Contrário às expectativas de alguns autores de que as esferas de Dyson seriam extremamente grandes e frias para maximizar a sua eficiência, acho que para um orçamento de massa fixo, a configuração ideal é na verdade para esferas muito pequenas e quentes que capturam a maior parte, mas não todas, do luz que escapa. Poderíamos expandir nossos parâmetros de busca para temperaturas bem acima de 300K (um pouco mais quente que a Terra) porque a extração do trabalho da luz estelar é mais eficiente perto da estrela, onde as coisas são mais quentes.”
Estas descobertas podem ajudar a informar futuras pesquisas de estruturas de Dyson, que infelizmente são limitadas no momento.
Uma exceção notável é o trabalho do Ph.D. em astrofísica. o estudante Mathias Suazo (Universidade de Upsalla) e seus colegas do Projeto Hephaistos.
Suazo apresentou seu trabalho em junho como parte do 2º Simpósio Anual SETI da Penn State, onde explicou como os cientistas do projeto combinaram dados do Observatório Gaia da ESA, do Two Micron All Sky Survey (2MASS) e do Wide-field Infrared Survey Explorer da NASA. (WISE) para restringir a busca por assinaturas térmicas que possam indicar a presença de megaestruturas.
Os dados combinados revelaram cerca de 5 milhões de possíveis candidatos dentro de um volume medindo aproximadamente 1.000 anos-luz de diâmetro. Depois de criar um modelo de “melhor ajuste” baseado em perfis de temperatura e luminosidade que eliminou possíveis fontes naturais, Suazo e sua equipe peneiraram a lista para 20 candidatos viáveis.
Estas fontes provavelmente estarão sujeitas a observações de acompanhamento por telescópios de próxima geração num futuro próximo. Entretanto, a busca continua e, embora não tenha produzido nenhuma evidência definitiva de megaestruturas, a possibilidade permanece.
Como disse Dyson ao abordar as possíveis motivações para tal engenharia: “A minha regra é que não há nada tão grande nem tão louco que uma em cada milhão de sociedades tecnológicas possa não se sentir obrigada a fazer, desde que seja fisicamente possível.”
Se apenas um punhado de civilizações avançadas se comprometesse com megaprojetos de engenharia na nossa galáxia, mais cedo ou mais tarde iremos detectá-los!
Publicado em 26/09/2023 01h35
Artigo original: