¿Podría una esfera de Dyson destruir una estrella?

Las estrellas de secuencia principal de aproximadamente una masa solar son, en muchos sentidos, objetos muy, muy simples.

Tienen núcleos no convectivos y envolventes no convectivos y pueden tener una capa convectivo en el medio.

Casi lo único que podría hacer un cambio uniforme en la temperatura externa es modificar la ubicación y la existencia de la banda de convección y aumentar marginalmente la temperatura general.

Eso podría tener un efecto medible en el ciclo de vida de la estrella (qué tan rápido se quema, qué cantidad del hidrógeno externo llega al núcleo para fusionarse antes del cambio a la quema de helio), pero en primer lugar esperaría que los cambios sean mediados por$T_{ext}/T_{star}$, y así ser pequeño. (Por cierto, sospecho, pero no puedo probar, que el$T_{star}$que desee usar depende de lo que esté viendo (es decir, las capas intermedias para los ajustes de la banda de convección, pero la temperatura central para los ajustes de la tasa de fusión).

Pregunta interesante: no sé mucho sobre la dinámica estelar, pero supongo que tendrá muy poco efecto.

Mi razonamiento: en este momento, el Sol está recibiendo radiación térmica de un baño de calor dominado por el fondo cósmico de microondas, a una temperatura de aproximadamente 2K. Si se construyera la esfera Dyson, presumiblemente estaría diseñada para operar a una temperatura cómoda para la vida humana/tecnología, alrededor de 300K.

Entonces, el fondo del Sol se elevará varios cientos de grados, pero esto debería ser insignificante en comparación con su propia temperatura enorme, por lo que debería haber pocos o ningún cambio.

Creo que esta pregunta es equivalente a decir qué sucede si aumentamos artificialmente la opacidad de la fotosfera, similar a cubrir la estrella con grandes manchas estelares, porque al reflejar la energía, estás limitando la cantidad de flujo que realmente puede escapar de la fotosfera.

Los efectos globales dependen de la estructura de una estrella y difieren para una que es completamente convectiva o una como el Sol que tiene un interior radiante y una envoltura convectiva relativamente delgada en la parte superior. El fenómeno podría tratarse de manera similar a los efectos de las grandes manchas estelares. El artículo canónico sobre esto es de Spruit & Weiss (1986) . Muestran que los efectos tienen un carácter a corto plazo y luego una naturaleza a largo plazo. El punto de división es la escala de tiempo térmica de la envolvente convectiva, que es del orden$10^{5}$años para el sol.

En escalas de tiempo cortas, la luminosidad nuclear del Sol no cambia, la estructura estelar permanece igual al igual que la temperatura de la superficie. Como solo una fracción del flujo del Sol llega al espacio, la luminosidad neta en el infinito disminuirá. Sin embargo, las cosas cambian si dejas la esfera Dyson en su lugar por más tiempo.

En escalas de tiempo más largas, en una estrella como el Sol, la luminosidad tenderá a permanecer igual porque el núcleo nuclear en llamas no se ve afectado por lo que sucede en la delgada envoltura convectiva. Sin embargo, si una gran fracción de la luminosidad se refleja y pierde la misma luminosidad, resulta que el radio aumenta y la fotosfera se calienta un poco. En este caso, el radio al cuadrado multiplicado por la temperatura fotosférica aumentará para asegurarse de que la luminosidad observada más allá de la esfera de Dyson permanezca igual, es decir, por$R^2T^4(1 - \beta) = R_{\odot}^2 T_{\odot}^4$, dónde$\beta$es la fracción de la luminosidad solar reflejada por la esfera.

Los cálculos de Spruit et al. (1986) indican que para$\beta=0.1$la temperatura de la superficie aumenta solo un 1,4 %, mientras que el radio aumenta un 2 %. De este modo$R^2 T^4$se incrementa por un factor de 1.09. esto no es del todo$(1-\beta)^{-1}$porque la temperatura central y la luminosidad descienden ligeramente en respuesta al aumento del radio.

Probablemente no sea apropiado extrapolar cuantitativamente el tratamiento de Spruit para valores muy grandes de$\beta$, pero ¿por qué construiría una esfera Dyson que fuera altamente reflectante? Sin embargo, cualitativamente, creo que la estrella se expandiría masivamente y supongo que eventualmente engulliría la esfera de Dyson.

La discusión anterior es válida para el Sol porque tiene una zona de convección muy delgada y las condiciones en el núcleo no se ven muy afectadas por las condiciones en la superficie. A medida que la zona de convección se espesa (por ejemplo, en una estrella de secuencia principal de menor masa), la respuesta es diferente. El aumento del radio se vuelve más pronunciado; para mantener el equilibrio hidrostático, la temperatura del núcleo disminuye y, por lo tanto, también lo hace la generación de energía nuclear. La luminosidad de la estrella cae y la temperatura de la superficie se mantiene más o menos igual.

Construirlo como un caparazón sólido es una idea realmente terrible: simplemente caería en picado hacia la estrella debido a ligeros desequilibrios en la gravedad. - esto está mal, ver comentarios.

En términos de dinámica estelar, no creo que tenga un gran impacto en la estrella. Todavía habría un gradiente de temperatura ya que realmente no se puede calentar un vacío. Puede haber algo de presión de radiación debido a los fotones reflejados, pero esto será bastante insignificante. La estrella eventualmente podría expandirse, pero creo que esto estará mucho más allá de su fase de secuencia principal de todos modos.