Quais são os limites observacionais atuais sobre a existência de esferas / enxames / anéis de Dyson?

Uma esfera / enxame / anel de Dyson é uma estrutura hipotética que uma entidade extraterrestre construiria para coletar uma grande fração da luz de sua estrela hospedeira e provavelmente geraria uma assinatura de infravermelho bastante forte que poderia ser detectada por pesquisas modernas de infravermelho (como WISE ). Temos alguma restrição significativa à existência dessas estruturas dentro da Via Láctea (ou além) dessas pesquisas? Que tipo de fenômeno natural poderia ser confundido com tais estruturas, se elas existissem?

observational-astronomy extra-terrestrial

— Guillochon
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Por que seria 'bastante forte'? Em relação a outras fontes de RI, como a estrela em que ela estaria, não seria mais insignificante em comparação? Como o limite vago e difícil de definir da coroa de um hiper gigante vermelho?

— Jeremy

Como a superfície coleta luz visível e irradia a energia no infravermelho, você provavelmente verá duas curvas negras sobrepostas, uma para a estrela hospedeira e outra para o objeto que atinge o pico no infravermelho. (Pena que eu não posso anexada uma imagem.)

— LDC3

@ LDC3 Se fosse uma esfera de Dyson completamente fechada, por que haveria uma curva de corpo preto para a estrela hospedeira?

— Jeff-Inventor ChromeOS

@ Jeff-InventorChromeOS Uma esfera de Dyson teria apenas uma curva de corpo preto com o pico no infravermelho. Eu estava pensando em um anel Dyson quando publiquei minha declaração.

— LDC3 8/08/14

A leitura do argumento original de Dyson fornece algumas informações úteis. Ele diz que essa esfera teria uma temperatura de superfície de 200 a 300 Kelvin, pois irradiaria parte da energia que absorve em comprimentos de onda infravermelhos. Essa é uma temperatura comparável às anãs marrons do tipo Y frias . Se pudermos assumir uma aproximação do corpo negro e um raio de cerca de 1 UA, obtemos uma luminosidade para uma esfera de 200 K de Isso é substancialmente mais luminoso do que uma anã marrom fresca da mesma temperatura. Além disso, a lei de Planck

L_{DS} ≃ 4 π σ R^{2} T^{4} \sim 10^{25} Watts ≃ 0.1 L_{⊙}

$L_{\text{DS}}\simeq4\pi\sigma R^2T^4\sim10^{25}\text{ Watts}\simeq0.1L_{\odot}$ fornece um comprimento de onda máximo do corpo negro de cerca de 14.500 nm, colocando as emissões na faixa do infravermelho médio, conforme o esperado. Anãs marrons relativamente quentes devem ter altas emissões de infravermelho. Em outras palavras, uma esfera Dyson deve parecer algo à distância, uma anã marrom grande e luminosa.

As esferas de Dyson, na imagem clássica de uma concha sólida envolvendo uma estrela, são realmente instáveis, por isso é improvável que alguma vez sejam construídas. Deveríamos esperar que outras variantes - enxames de Dyson, anéis, bolhas etc. - compostas por grandes matrizes de objetos menores tenham muito mais probabilidade de serem criadas.

O Fermilab usou dados do Satélite Astronômico Infravermelho (IRAS) para procurar as esferas de Dyson como uma missão secundária , pesquisando uma banda em comprimentos de onda infravermelhos centralizados em torno de 300 K (ver Carrigan (2009) ), cobrindo 100 K a 600 K. O estudo começou com 250.000 fontes em 96% do céu, depois as reduziu para cerca de 6.000 com base na faixa de temperatura e no fluxo. Finalmente, 17 candidatos "ambíguos" foram deixados. Esta é, a meu conhecimento, a pesquisa mais completa já realizada.

Obviamente, houve outros , a maioria usando dados do IRAS. O WISE e o 2MASS também contribuíram com dados. Pouquíssimos candidatos foram encontrados e estima-se que qualquer faixa de temperatura razoável (abaixo de 400 K) esteja entre 1 kpc e menos.

De fato, existem fontes naturais que poderiam provar ser falsos positivos. Carrigan lista vários:

Cascas de poeira em torno de estrelas possivelmente em perda de massa
Estrelas embutidas em áreas poeirentas, incluindo nebulosas densas
Variáveis Mira , que sofrem perda de massa no final de suas vidas
Nebulosas planetárias
Estrelas AGB , que podem criar envelopes circunstelares, bem como estrelas pós-AGB

— HDE 226868
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Eu acho que uma esfera de Dyson é impossível, porque nada pode estabilizá-la contra o colapso gravitacional da estrela. Um anel que gira na velocidade certa é melhor, mas um tipo de coisa completamente diferente e pode capturar apenas uma pequena fração da energia das estrelas.

— Walter

@ Walter Eu concordo com você sobre isso. Eu também acho que, se a gravidade for negligenciada, seria incrivelmente difícil para uma civilização construir qualquer um dos itens acima - se eu fosse um astrônomo, não os procuraria. Mas, para os fins desta resposta, decidi simplesmente ignorar isso.

— HDE 226868

Nenhum astrônomo sério faz isso. Quem o faz, faz apenas porque pode comercializar tão bem com o público e, portanto, obter algum financiamento.

— Walter

@ Walter Sem brincadeira. Eu esperaria algo assim talvez fora do SETI, mas não de alguém trabalhando em algum lugar como Mauna Kea. Especialmente considerando o quão difícil pode ser obter intervalos de tempo.

— HDE 226868