Estabilidad baricéntrica/orbital de una esfera de Dyson y una estrella central

¿Pueden una Esfera de Dyson y una estrella dentro de la Esfera de Dyson tener una órbita "estable" alrededor del baricentro de un sistema donde no son los objetos más masivos? Y/o ¿Pueden ambos orbitar juntos alrededor de un cuerpo más grande? Estas son efectivamente la misma pregunta pero con el baricentro dentro de la esfera y el baricentro fuera de la esfera respectivamente.

Dado que no espero que ninguno de estos casos sea completamente estable, me gustaría saber detalles sobre las diferencias en cuanto a la cantidad de trabajo que implicaría lograr la "estabilidad activa" para dichos arreglos.

Bienvenido a Worldbuilding SE, Techdragon, es posible que deba editar su pregunta para aclarar sus detalles. Parece que estás pensando demasiado en el problema. El agujero negro, la estrella y la esfera de Dyson orbitarán el baricentro del sistema. Lo más probable es que estén dentro del agujero negro (dependiendo de sus masas). Un sistema como este puede ser estable si las distancias y las masas son suficientes para permitir órbitas estables. La pregunta es la mecánica orbital básica. Deje de lado el teorema de la cáscara y los puntos de Lagrange, ya que no necesariamente se aplican aquí.
Las esferas de Dyson son lo suficientemente inestables sin ningún centro de gravedad externo. Los anillos Niven son mucho mejores. O echa un vistazo a esas cositas de halo orbital.
Las esferas sólidas de Dyson no son factibles a menos que tenga Scrith o algún otro material NonObtainium. Más plausible es un Enjambre de Dyson Una multitud de objetos en órbitas separadas que zumban alrededor de la estrella como un enjambre opaco de mosquitos.
@HopDavid No es cierto, una esfera sólida que no gira experimenta muy poca tensión estructural, podría construirla con hierro, siempre que tenga generadores de gravedad.

Respuestas (2)

La Esfera de Dyson y la estrella alrededor de la cual está construida tienen el mismo centro de gravedad. Por lo tanto, para la mayoría de los problemas de múltiples cuerpos, forman un solo cuerpo hacia el exterior. Cada cuerpo en el sistema rotaría alrededor del baricentro, por lo que en su mayoría no sería un problema en absoluto.

La única vez que este no es el caso es cuando la esfera se deformaría o deformaría en una cantidad sustancial. Eso podría suceder si está orbitando demasiado cerca del objeto de masa más grande. Por lo tanto, si la órbita es lo suficientemente grande, no hay ningún problema.

En cuanto a la porción lo suficientemente grande... piense en Júpiter como una estrella tipo M que gira alrededor de nuestro sol (alrededor de 85 veces su masa actual). Una esfera de Dyson a su alrededor tendría un radio de ~ 8 millones de km (dentro de la zona habitable de una estrella de clase M). Eso parece mucho, pero en realidad es solo el 1% de la distancia al sol. El baricentro se movería alrededor de la órbita terrestre actual y aún estaría mucho más lejos que la Esfera de Dyson. El cinturón de asteroides, los troyanos de Júpiter, básicamente todos los objetos en las "vecindades" de Júpiter, todos estarían mucho más lejos. Para cada observador externo, la Esfera de Dyson y Júpiter podrían tratarse como un solo objeto. En el baricentro, la esfera de Dyson de Júpiter parecería unas 3 veces más grande que la luna llena.

Además, la órbita de Júpiter alrededor del sol es de apenas 5,5 UA. Hay sistemas estelares con múltiples estrellas que tienen distancias de cientos de AU entre las estrellas.

¿Le importaría editar su respuesta para aclarar y ampliar las suposiciones que está utilizando en la explicación de "la parte suficientemente grande" de su respuesta? Una Esfera Dyson realmente no tiene un tamaño específico, depende en gran medida de cómo y por qué se construyó. ¿Son estimaciones de tamaño para una zona habitable interior como la tierra? ¿O una gravedad superficial exterior de 1g?
@Techdragon Me refiero a la zona habitable de una estrella de clase M. Editado para aclaración.

¿Cuánto del espacio habitable de Dyson Sphere está dispuesto a ceder? Si giras la Esfera de Dyson, y está hecha de algo magnético, puedes usar el campo magnético para estabilizar el primario estelar en su centro y luego se trata de orbitar la Esfera ya que la estrella ahora es parte del mismo objeto gravitacional. Eso no debería presentar demasiados problemas si esa órbita es estable. La atmósfera de la Esfera de Dyson, por supuesto, se acumulará alrededor del ecuador bajo la influencia de la pseudogravedad centrífuga, dejando áreas asombrosas como desiertos sin aire.