Enanos marrones: ¿esferas de Dyson disfrazadas?

¿Haría una esfera de Dyson que una enana roja pareciera una enana marrón ? ¿Disfrazaría una estrella lo suficiente como para identificarla erróneamente de qué tamaño es? Me pregunto si es posible que algunas esferas de Dyson estén flotando, camufladas como una estrella bastante inocua e inocente.

Espero que las emisiones cambien mucho, aunque sería interesante ver qué dicen las respuestas.
la enana roja aún podría tener destellos
¿Disfrazarlo de quién? Tienes una noción antropomórfica de que las enanas marrones son inútiles y no vale la pena investigarlas. Podrían ser tremendamente útiles para una sociedad que viaja por el espacio, todo ese hidrógeno caliente, helio y litio simplemente tirados por ahí. Es mejor construir esferas de matrioshka como en la respuesta de @SerbanTanasa y reducir la energía radiada para que nadie te vea desde la distancia.
¿Disfrazarlo desde qué distancia y de qué tecnología? El ojo sin ayuda (o una cámara IR) a 100 km puede distinguir fácilmente la diferencia. A 100 años luz, es una historia completamente diferente...
@Schwern ¿Qué pasa si no es intencional?
¿Cómo sería si no fuera una esfera total? La idea original de Dyson se basó en una evolución continua de agregar más y más satélites a una estrella. Un enjambre de industrias, colectores solares y espacios habitables en órbita independiente.
@ZanLynx Un enjambre de Dyson sería detectable como un sistema exoplanetario . Si estuviera espaciado uniformemente, solo sería detectado por el tránsito. Sería demasiado regular para una formación natural y prácticamente grita "aquí vida inteligente".
Una estrella totalmente ocluida por cosas en órbita: eso también sucede naturalmente, y el Seminario SETI que mencioné fue sobre la sutil diferencia en los espectros.

Respuestas (7)

No, no podrías. La temperatura probablemente no sea un problema, pero una esfera Dyson no debería mostrar las líneas espectrales adecuadas.

El mejor de los casos

Este sitio da la fórmula para la temperatura de una esfera de Dyson como

T = ( mi 4 π r 2 η σ ) 1 4
dónde mi es la salida de energía de la estrella, r es el radio de la Esfera de Dyson, η es la emisividad y σ es la constante de Stefan-Boltzmann . La ley de Stefan-Boltzmann dice que la producción de energía (luminosidad, L ) de una estrella es
L = 4 π σ R 2 T 4
La salida de energía es L , por lo que sustituyendo esto en la primera expresión da
T = ( 4 π σ R 2 T 4 4 π r 2 η σ ) 1 4
Cual es
T = ( R 2 T 4 r 2 η ) 1 4
T = T ( R 2 r 2 η ) 1 4
Wikipedia da la emisividad del concreto, mi material de construcción Dyson-Sphere de elección, como 0.91 . Digamos que la Esfera de Dyson tiene un radio de 1.5 veces la de la estrella. eso me da
T = T ( 1.5 2 × 0.91 ) 1 4 0.836 T
Wikipedia y Wikipedia dicen que la temperatura de una enana roja podría ser tan baja como 2300 K, y una enana marrón podría tener una temperatura de alrededor de 1900 K. 0.826 veces la temperatura de una enana roja y por lo tanto en el rango aceptable para nuestra Esfera Dyson.

Un radio más realista

Un radio de uso más común es r 1  Australia - la distancia de la Tierra al Sol. cuando se sustituye, esto da r = 215 R y T = 0.07 T , un valor mucho más bajo. Curiosamente, esto encaja con los resultados anteriores. Slysh (1985) miró las cosas desde la perspectiva de la eficiencia termodinámica. La eficiencia, η T , es dado por

η T = 1 T T
Se debe esperar, en el mejor de los casos, que η T 0,95 , por lo que obtenemos T = 0.05 T - bastante cerca de lo que fue nuestro resultado anterior.

Como señaló acertadamente Serban Tanasa, hay algunos problemas con el hormigón. El acero o el hierro serían una mejor opción. Sus emisividades se dan aquí :

Material emisividad Concreto 0.81 Cemento 0.54 Acero galvanizado 0.88 Hierro 0.87 - 0,95
Tenga en cuenta el valor más bajo para el hormigón que el que usé anteriormente. La diferencia de valores resulta tener poco efecto. En cualquier caso, si usamos hierro y elegimos el límite inferior para η , obtenemos T = 0.071 T - Esencialmente lo mismo que el anterior.

Hagamos algunos nuevos cálculos, usando tanto la derivación desde cero como los resultados de Slysh. Usaremos un número de estrellas:

Estrella tipo espectral T  (K) T  (K)  (a través de la emisividad) T  (K)  (Astuto) cachorros zeta O4 40000 2840 2000 Eta Aurigas B3 17200 1220 860 Fomalhaut A3 8590 610 430 Tau Bootis F6 6360 450 320 Sol G2 5770 410 290 alfa centauro b K1 5260 370 260 Gliese 581 M3 3480 250 170
Aquí, supongo r = 1  Australia y η = 0.87 .

Estas temperaturas son valores razonables. Si aceptamos un límite inferior de temperatura de 300 - 400  k para una enana marrón, la regla de Slysh nos permite elegir estrellas aproximadamente tan calientes como el Sol, o más calientes. Los cálculos de emisividad nos permiten elegir, en general, cualquier estrella más caliente que una enana roja.

Solo desde la perspectiva de la temperatura, no debería haber problemas serios.

El problema de la línea espectral

Ha habido dudas sobre si el espectro de emisión de una esfera de Dyson coincidiría o no con el de una enana marrón. Ciertamente, es el caso de que las longitudes de onda máximas coincidirían con las de una enana marrón, con la mayor parte de la luz radiada en el infrarrojo. En otras palabras, si observas una Esfera de Dyson y una enana marrón con un telescopio de infrarrojos, verás dos fuentes similares.

Sin embargo, si midiera las líneas de emisión, definitivamente vería diferentes materiales en los dos objetos, no hay forma de evitarlo. Y sí, el radio de la Esfera de Dyson sería mucho mayor que el de una enana roja, por lo que ciertamente mayor que el de una enana marrón, como señaló JDlugosz.

Aquí hay algunas líneas que esperaría ver en una enana marrón:

  • litio [1]
  • Monóxido de titanio [2]
  • amoníaco [2]
  • Metano [2]
  • Moléculas más pesadas como el monóxido de titanio

No todos estos van a estar necesariamente presentes en el espectro de una enana marrón, pero la ausencia de todos ellos en el espectro de una esfera Dyson va a generar algunas banderas rojas. Ese es tu principal problema.

Gracias a todos los que comentaron y señalaron inexactitudes y errores; la respuesta es mejor por eso.

no _ Una esfera de Dyson emitiría algo muy parecido a la radiación del cuerpo negro. Una estrella, aunque también emite algo parecido a la radiación del cuerpo negro, tiene picos reveladores en su espectro. A continuación se muestra el espectro del sol en comparación con su espectro ideal de cuerpo negro:

Gráfico de longitud de onda a irradiancia espectral

Las enanas marrones y rojas tienen sus propias firmas de "huellas dactilares", que difieren tanto del sol como de un cuerpo negro ideal. Esta huella digital es lo primero que miran los astrónomos, por lo que no espero que se dejen engañar por mucho tiempo.

Entonces, ¿qué tan difícil sería emitir suficiente energía en las longitudes de onda correctas para engañar a los observadores a distancia?
@bowlturner, es concebible hacerlo. Quien puede construir una Dyson Sphere también podría construir un ACME "Spectral Shaper Pro". Pero, de nuevo, se aplican los problemas de masa incorrecta de ckersch.
Genial, ¡ni siquiera había pensado en las bandas de absorción de emisiones!
@bowlturner fácil de falsificar; simplemente no lo hagas. Tenga una nube de polvo alrededor de su material de ingeniería, y los observadores distantes solo verán una nube de polvo en equilibrio térmico con la energía del sol. Que se haya usado como energía y cambiado a una frecuencia diferente no importa, siempre y cuando todavía sea absorbido por el polvo. Para mayor sigilo, asegúrese de que la composición de la nube sea natural, no sus relaves y basura.

No lo creo, porque una esfera de Dyson no tendría el mismo espectro de emisión de una estrella.

Considere dos casos: podemos tener una esfera de Dyson translúcida que deje escapar algo de la luz de la estrella, o podemos tener una esfera de Dyson que sea opaca y emita luz como radiación de cuerpo negro debido al calor de la estrella.

La luz emitida inicialmente por la estrella tendrá un espectro de emisión que depende de su temperatura. Los elementos que están completamente ionizados en una estrella o que están demasiado fríos para absorber energía no absorberán la luz. En base a esto, podemos identificar la temperatura de una estrella, no en función de su luminosidad, sino en función de su espectro de emisión.

Ahora considere la luz emitida por la esfera Dyson. Si emitimos como un cuerpo negro, no tendremos el mismo espectro de emisión que nuestra estrella a menos que la esfera Dyson tenga la misma composición elemental que la estrella en cuestión. Dado que las estrellas se componen principalmente de gases, esto sería difícil de lograr. Si emitimos a través de la transparencia, seguiremos teniendo el mismo espectro de emisión que una enana roja, pero pareceremos menos luminosos. La mayoría de los materiales también tienen una transparencia que varía según el espectro, por lo que veremos que el espectro de la enana roja se reduce a diferentes frecuencias según el material de la esfera.

De hecho, se ha llevado a cabo una búsqueda de esferas de Dyson bajo un marco teórico similar. Bajo el supuesto de que la mayoría de los objetos terrestres irradian principalmente en el espectro infrarrojo, los astrónomos buscaron estrellas que tuvieran un espectro desplazado más hacia esa parte del espectro de lo que se esperaría que emitiera la estrella. La búsqueda no encontró con éxito nada que se pareciera ni siquiera a una esfera Dyson parcial.

Incluso si logramos que nuestra esfera de Dyson emita el mismo espectro de una enana marrón, seguirá pareciendo demasiado grande y masiva para ser una enana marrón. Las enanas marrones son más pequeñas que las enanas rojas, y una esfera de Dyson tendría que ser significativamente más grande que una enana roja.

¿Cómo sabes qué tan grande o lejos está si no hay otra estrella cerca para compararla también? todas nuestras clasificaciones se basan en suposiciones de otras medidas.
Depende de lo lejos que esté. Si está muy lejos, se puede usar el corrimiento al rojo para evaluar el tamaño. Para estrellas más cercanas, paralaje. Si nadie mira de cerca a la estrella, es posible que pase desapercibida, pero bajo una observación cercana, esperaría que la esfera de Dyson se vea notablemente diferente.
IIRC, hay una gran brecha entre los límites de paralaje (unos pocos cientos de LY, creo) y el comienzo del desplazamiento al rojo efectivo (tiene que estar al menos fuera de nuestra propia galaxia, por lo que decenas de miles de LY).
¿Cuál sería entonces el espectro de una Esfera Dyson? ¿Por qué no emitiría en el infrarrojo?
Emitiría en infrarrojo, probablemente más que una estrella regular en el caso de una esfera Dyson parcial. Esto se debe a que una esfera de Dyson parcial absorbería energía y emitiría radiación de cuerpo negro, que sería principalmente infrarroja si la esfera de Dyson estuviera a la misma temperatura que la tierra. Para una esfera de Dyson más caliente, la radiación de cuerpo negro estaría dominada por longitudes de onda de mayor energía. De cualquier manera, el espectro de emisión de la esfera de Dyson carecería de los espectros de absorción de la atmósfera estelar.
@ckersch Está bien, genial. Tiene sentido. ¿En qué se diferenciaría de una enana marrón, que también irradia mucho en el infrarrojo?
Suponiendo que tengan la misma temperatura, la atmósfera de la enana marrón absorbería ciertas longitudes de onda de luz en función de su temperatura y la composición de su atmósfera. El espectro de la esfera de Dyson sería continuo. Esta página ofrece una descripción decente de los espectros de absorción en las estrellas: earthguide.ucsd.edu/eoc/teachers/t_universe/p_spectra.html
@RBarryYoung paralex funciona hasta 20k años luz; todavía dentro de nuestra galaxia. El desplazamiento hacia el rojo de las galaxias del grupo local no mostrará la relación del Hubble (Andramada se dirige directamente hacia nosotros y se desplaza hacia el azul), por lo que tiene efecto a escalas mucho mayores que millones de años luz. Un mecanismo importante que no mencionaste son las variables cefeidas. Tratando de encontrar la ortografía para eso, encontré un gran diagrama: en.m.wikipedia.org/wiki/Cosmic_distance_ladder
Si una civilización extraterrestre estuviera interesada en disfrazar sus esferas de Dyson, ¿sería posible construir una con un radio pequeño para que la gravedad de la estrella fuera suficiente para soportar una atmósfera de hidrógeno/helio a su alrededor, una que daría las mismas líneas de absorción? como una enana marrón? Supongo que tendría que ser una atmósfera lo suficientemente gruesa para que una proporción significativa de los fotones de cuerpo negro emitidos por la capa fueran absorbidos y reemitidos por las moléculas de gas, tal vez eso no funcionaría sin un gas gigante extremadamente grueso. como atmosfera
@jdlugosz Ah, gracias por la referencia. Aparentemente, los postes de la portería se han movido bastante desde la última vez que estuve al tanto de esto.
Incluso si una civilización alienígena pudiera construir una esfera de Dyson con exactamente el mismo espectro de emisión que una enana marrón, solo se vería como una enana marrón para las razas que no tienen la tecnología para observar de cerca dicha estrella. Una inspección más cercana aún revelaría una estrella sin manchas solares y sin actividad de destellos. Sí, podría esconderse de los humanos modernos, pero la esfera sería obviamente aberrante para los telescopios que probablemente tengamos incluso dentro de 50 años. También sería mucho más fácil construir una esfera fría de dyson que no apareciera en los telescopios.

No soy un experto en radiación de cuerpo negro, por lo que puede obtener una respuesta más competente en (Astro)Física, pero conceptualmente, si tiene un sistema matrioshka , donde cada capa captura y usa la radiación de la capa más interna, puede traer la radiación de cuerpo negro nivel hasta un nivel arbitrariamente bajo >= CMB.

El único problema de "disfraz" sería que las enanas marrones generalmente tienen un tope 80 METRO j (Masas de Júpiter), mientras que las enanas rojas generalmente están en [ 0.1 0.5 ] METRO S = [ 100 500 ] METRO j . Puede haber una pequeña superposición en la parte más baja de las enanas rojas bajas. Pero, en general, sus radios estelares aparentes podrían no coincidir, y las órbitas de los planetas restantes serían anómalas, tras una inspección más cercana.

¿Pero no calculamos las masas por la radiación emitida?
Leer esa respuesta básicamente me dijo que una estrella por sí sola se adivina principalmente por su radiación. Entonces, si parece una enana marrón, ¿la clasificamos como tal...?
Lo parece. A menos que tengamos una razón para molestarnos en estimar su masa por las órbitas de los gigantes gaseosos en órbita (o nos parezca sospechoso que no haya gigantes gaseosos en órbita). Lo cual podríamos hacer si tuviéramos una razón para buscar esferas Dyson...
¡Así que podría ser un gran disfraz a menos que alguien realmente te esté buscando!
@bowlturner Puede usar la relación masa-luminosidad para calcular la masa de una estrella en función de su luminosidad.
@ HDE226868 correcto, pero eso es asumiendo que nada como una Esfera Dyson está alterando su luminosidad. Probablemente confundiríamos su distancia de nosotros, ¿verdad? Sospecho que un estudio serio y el seguimiento de uno de estos mostraría irregularidades, pero primero alguien tendría que preocuparse, y hay muchas enanas marrones por ahí.
@bowlturner s/es/es/g
@jdlugosz algunos días son mejores que otros...
@bowlturner estuvo de acuerdo.
@jdlugosz Eres el gurú de la gramática de nuestro sitio.
@ HDE226868 Así es como obtengo mis puntos: uno a la vez para las ediciones :) "es" se ha convertido en un motivo de preocupación, probablemente como un efecto secundario de la perforación (siempre expanda mentalmente la contracción), así que lo hago bien. He sido editor de una revista, por cierto. Coro todo: es es es; his/hers/its son un conjunto coincidente.
@jdlugosz Ja, obtuve muchos puntos en Física y Matemáticas por editar LaTeX. Sí, me enfado bastante cuando veo que la gente confunde su y es , aunque no podría importarme menos. Me podría importar menos también está en mi lista.
@SerbanTanasa entonces, ¿a dónde va la energía? ¿No seguirá produciendo la misma temperatura en la superficie radiante final, sin importar cómo haya utilizado el diferencial entre la estrella caliente y el espacio frío para realizar un trabajo útil?
@ HDE226868 tú y Harlan Ellison. Yo (entre unos pocos en un grupo) logré enfurecer a Stan Kelly-Bootle (ahora recientemente fallecido) sobre cuyo . Ahora ojo consigue que escribas. :)

Primero: las enanas marrones son pequeñas. Una Esfera de Dyson para que nuestro Sistema Solar duplique entornos similares a los de la Tierra tendría que tener aproximadamente 2 AU de diámetro para proporcionar una radiación solar similar a la de la Tierra. Una Esfera Dyson sería GRANDE.

La masa de la Esfera de Dyson sería grande, el sol mismo y la masa de la esfera, por lo que una estrella doble se vería muy diferente a una enana de color marrón claro.

La Esfera de Dyson, al final, tendría que volver a irradiar toda la energía solar entrante fuera del caparazón en forma de calor. Entonces, la luminosidad total sería el equivalente de la estrella en el interior, no la pequeña cantidad reportada. Si atrapaste calor, horneas tu esfera hasta que brille por sí sola.

EDITAR:

Acabo de pensar en otra prueba. Una esfera Dyson, debido a su gran tamaño, girará muy lentamente, si es que lo hace. Un planeta o sol gira sobre su eje en horas o días. Esta diferencia de velocidad entre las extremidades del objeto divide las líneas espectrales que se pueden ver. Entonces, una esfera visible de Dyson se vería anómala debido a su lenta rotación. Yo pensaría que hacer que una esfera gire sobre su eje en meses o menos requeriría materiales irrazonablemente fuertes.

Una enana roja es mucho más pequeña que nuestro sol.
Bastante cierto... pero una Esfera de Dyson todavía tiene que tener el diámetro de la órbita de la zona habitable de dicha estrella... que es mucho más grande que el diámetro de una estrella normal.
@bowlturner, tal Dyson Disguise será una enana marrón enormemente grande solo porque el radio de la estrella de baja masa "exitosa" es más grande que el de la "fallida".

Busque en YouTube los seminarios semanales de SETI. No hace mucho discutieron exactamente eso, ¡y qué instrumentos se necesitan para poder saber si ese fuera el caso!

Me parece recordar que no son enanas marrones lo que parece (una enana marrón es solo un poco más grande que Júpiter), sino algunos tipos de sistemas polvorientos o formación estelar. Los modelos de espectros muestran que una banda espectral particular que no se distingue en las lecturas actuales mostraría la diferencia entre las esferas Dyson y las impostoras.

La mayoría de las respuestas anteriores asumen una capa de material ubicada en un radio alrededor de una estrella que soportaría hábitats similares a la Tierra. Sin embargo, la colonización por vida robótica produciría una arquitectura significativamente diferente. Y, los otros encuestados asumen que una esfera de Dyson (o un enjambre de Dyson, más bien) estaría orbitando una estrella luminosa; si, en cambio, un enjambre estuviera recolectando material de un Júpiter, puede ser lo suficientemente tenue como para pasar desapercibido. Si yo fuera una forma de vida artificial que viaja por el espacio, preferiría orbitar y extraer un Júpiter: una gravedad más baja haría que el sifón de gas fuera mucho más simple, y no hay riesgo de una nova (con una estrella, la pérdida de gases llevaría al cese de fusión en su núcleo, seguido de colapso, luego explosión cuando la fusión se vuelve a encender...). No tenemos la sofisticación para detectar Júpiter fríos y caprichosos, por lo que esta posibilidad puede encajar con su objetivo de un 'Dyson oculto'. Por ejemplo, el Júpiter supermagnético recientemente descubierto:https://phys.org/news/2018-08-vla-extrasolar-planetary-mass-magnetic-powerhouse.html