ابر سازه بیگانگان در مدار ستارگان دارای چه حجم و اندازه ای است؟

MacTavish · 4/10/19

ستاره‌شناسان معتقدند که وجود ابر سازه بیگانگان در مدار ستارگان، موجب کاهش چشم‌گیر انرژی آن‌ها می‌شود. چنین سازه‌ای دارای چه حجم و اندازه‌ای است؟

درخشش نامنظم نور ستاره‌ها در فضا، پدیده‌ای است که ستاره‌شناسان را در کشف سیارات فرازمینی یاری می‌کند. اما در برخی موارد، این پدیده با آهنگ خاصی رخ نداده و سبب می‌شود که علت وقوع آن در هاله‌ای از ابهام قرار گیرد. این موضوع، در مورد ستاره تابی (Tabby’s Star) صدق می‌کند و با گذشت 2 سال، هنوز دلیل قانع‌کننده‌ای در مورد رفتار این ستاره به دست نیامده است. ستاره تابی یا KIC 8462852، یکی از ستارگان موجود در صورت فلکی ماکیان است که در فاصله 1300 سال نوری زمین واقع شده و از ستاره‌های نوع F به شمار می‌رود. رفتار عجیبی که این ستاره در هنگام انتشار نور از خود نشان می‌دهد، سبب شده که دانشمندان وجود ابر سازه بیگانگان در مدار آن را علت این امر معرفی کنند.

ستاره تابی و الگوی نوری عجیب این ستاره ، برای اولین بار در سال 2015 توجه ستاره‌شناسان را به خود جلب کرد. در این سال، تلسکوپ فضایی کپلر (Kepler Space Telescope)، سعی بر آن داشت سیاراتی مشابه با ویژگی‌های زمین را در مدار هزاران ستاره دیگر مورد بررسی قرار دهد. این تلاش‌ها، نهایتا منجر به اکتشاف ستاره تابی یا KIC 8462852 شد.

به طور معمول، زمانی که یک سیاره فرازمینی از مقابل ستاره عبور می‌کند، موجب مسدود شدن تابش نور آن به سمت زمین می‌شود. این پدیده، در بازه‌های زمانی معین توسط این سیاره تکرار شده و ناظر زمینی به طور دقیق می‌تواند این امر را زیر نظر بگیرد. ولی شرایط در مورد KIC 8462852 بسیار متفاوت است! این ستاره، هیچ نظم خاصی در انتشار نور ندارد و در بازه‌های زمانی مختلف، جسمی ناشناخته از رسیدن نور این ستاره به زمین جلوگیری می‌کند. یک سیاره غول‌پیکر و عظیم همانند مشتری، در بیشترین حالت تنها قادر است 1 درصد از نور ستاره خود را محدود کند. این در حالی است که ستاره‌شناسان دریافته‌اند میزان روشنایی ستاره تابی در طول این رصدها، به میزان 22 درصد افت می‌کرده و هنوز هیچ دلیل قانع‌کننده‌ای برای این اتفاق عجیب مطرح نشده است.

با این حال، چندین فرضیه مختلف برای چنین مسئله‌ای مطرح شده که برخی از آنان تا حدی علمی و برخی دیگر بیشتر به فیلم‌های علمی تخیلی نزدیک هستند! به عنوان مثال، در یک توضیح علمی آمده که رفتارهای نامنظم روشنایی این ستاره را باید به حلقه‌های یک سیاره فرازمینی نسبت داد. عموما، تمامی ستاره‌شناسان، احتمال وجود ابر سازه بیگانگان در مدار ستاره تابی را رد کرده‌اند؛ اما پرسش اساسی این است که در صورت واقعی بودن این ایده عجیب و غریب، حجم و اندازه این ساختار بیگانه چقدر خواهد بود؟

مطرح شدن ایده ابر سازه بیگانگان ، اولین فرضیه‌ای بود که به ذهن دانشمندان رسید. این ساختار غول‌پیکر، توسط تمدنی پیشرفته از موجودات فضایی ساخته شده و در اطراف این ستاره گردش می‌کند. چنین ساختاری با فعالیت‌های منحصر به فرد خود، می‌تواند الگوی نوری عجیب ستاره تابی را توضیح دهد.

با این حال، طرفداران افسانه‌های علمی تخیلی می‌خواهند بدانند که ابر سازه بیگانگان در چه حجم و اندازه‌ای است؟ همانطور که گفته شد، سیاره‌ای با قطر مشتری، تنها می‌تواند 1 درصد از نور خورشید را افت دهد. عظمت این ساختار بیگانه باید چه مقدار باشد تا ستاره تابی، چنین الگوی نوری عجیبی را از خود منتشر کند؟ KIC 8462852 یک ستاره از نوع F با فاصله 1300 سال نوری از زمین است که حرارت بسیار بیشتری نسبت به خورشید دارد. مسافت هر سال نوری برابر با 9.5 هزار کیلومتر تخمین زده می‌شود. از آنجا که این مقدار تقریبی است، احتمال دارد که ستاره تابی در فاصله 1680 سال نوری و یا 1030 سال نوری زمین واقع شده باشد. این ستاره، 1.43 برابر نسبت به خورشید جرم بیشتری داشته و قطر آن نیز 1.58 برابر نسبت به آن برتری دارد. با این تفاسیر، دانشمندان برآورد می‌کنند که وسعت این ابر سازه عظیم ، چیزی در حدود 2.2 میلیون کیلومتر باشد. (با این رقم، 455 مرتبه می‌توان تمامی ایالات‌های قاره آمریکا را در کنار هم قرار داد!)

هر سازه‌ای که در مدار این ستاره ساخته شده باشد، به اندازی‌ای بزرگ است که نور این ستاره را به شکل قابل توجهی مسدود می‌کند. دیوید کیپینگ (David Kipping) به عنوان یکی از اخترشناسان دانشگاه کلمبیا (Columbia University)، معتقد است که رفتار عجیب ستاره تابی به علت عبور اشیای طبیعی از مقابل آن است. شعاع این مجموعه از اشیا، می‌بایست 5 برابر بیشتر از خورشید بوده و حتی از ستاره تابی نیز بزرگ باشد! آیا چنین چیزی امکان‌پذیر است؟

برای درک صحیح‌تر این موضوع، تصور کنید که یک شی بسیار بسیار بزرگ از بین زمین و خورشید عبور می‌کند. گرفتگی ناشی از آن، چندین روز یا هفته به طور خواهد انجامید، تا اینکه در نهایت این شی از بین زمین و خورشید خارج شود. شعاع خورشید چیزی در حدود 695 هزار کیلومتر است. سازه‌ای با شعاع 3.4 میلیون کیلومتری، به اندازه‌ای بزرگ است که ارسال یک سیگنال رادیویی از یک سمت آن به سمت دیگر، حدودا 11.6 ثانیه زمان می‌برد! این در حالی است که همین سیگنال فاصله زمین تا ماه را تنها در حدود 1.3 ثانیه پیمایش می‌کند!

در سال 1960 میلادی، فیزیکدانی با نام فریمن دایسون (Freeman Dyson) مدل عجیبی را برای تمدن‌های فرازمینی پیشنهاد کرد. بر اساس این مدل، موجودات فضایی می‌توانند یک کره عظیم را در مدار ستاره‌های خود ایجاد و با این کار، بخش قابل توجهی از انرژی آن را دریافت کنند. این عمل سبب می‌شود که ناظران زمینی، این کره را همانند یک ستاره نورانی و یا منبع گرمایشی بسیار عظیم تصور کنند. اما ستاره تابی به وضوح توسط یک مجموعه کاملا جامد از اشیای فرازمینی احاطه نشده؛ چرا که نور این ستاره همچنان قابل دیدن است. طرح محتمل برای این ابر سازه در مدار ستاره تابی، گروهی از اجرام کوچک است که در قالب هندسه‌ای کروی آرایش یافته‌اند.

مدل مذکور که «مجموعه دایسون» نام دارد، با سادگی بسیار بیشتری نسبت به «کره دایسون» ساخته می‌شود. اگر یک ستاره توسط مجموعه دایسون احاطه شده باشد، هرکدام از قطعات آن در اندازه یک سیارک هستند و برای تشکیل این آرایش، هزاران عدد از این سیارک‌ها لازم است. اگر مجموعه سیارک‌های موجود در مجموعه دایسون، در منظومه‌ای قابل قیاس با فضای داخلی سیارات منظومه شمسی در حال گردش باشند، هر یک بار گردش آن‌ها به دور ستاره تابی ممکن است چندین ماه و یا چندین سال به طور بینجامد.

دنیای حلقه‌ای (Ringworld) نام یک داستان علمی تخیلی دهه 70 میلادی نوشته لری نیون (Larry Niven) است که جوایز متعددی را به افتخار طرح این ایده هیجان‌انگیز دریافت کرد. آیا ممکن است که ستاره تابی، یک ابر سازه عظیم را در مدار خود داشته باشد؟ چنین ساختار عظیمی اگر در مدار خورشید ساخته شود، شعاع آن چیزی در حدود 149 میلیون کیلومتر و محیط آن حدودا 940 میلیون کیلومتر خواهد بود. با این فرضیه، ابر سازه بیگانگان بسیار عظیم‌تر آن است که در تصورات ما بگنجد! برای ساخت چنین ساختار قابل توجهی، هیچ عنصر شناخته شده‌ای یافت نمی‌شود. همین امر سبب شد که نویسنده این داستان، به عنصری تخیلی با نام اسکریت (Scrith) تکیه کند. کتی مک (Katie Mack) به عنوان اخترفیزیکدان دانشگاه ملبورن (University of Melbourne) معتقد است که ساخت این سازه بزرگ، نیازمند یک پیوند مولکولی بسیار قدرتمندتر از مولکول‌های یافت شده بر روی زمین است. وسعت این سازه عظیم در داستان علمی تخیلی رینگ‌ورلد، چیزی در حدود 1.6 میلیون کیلومتر است و می‌تواند تابش نور خورشید را از دیدگاه یک ناظر در راستای آن، به طور کامل مسدود سازد. ولی الگوی رفتاری عجیب ستاره تابی، با این ساختار حلقه‌ای سازگاری ندارد و افت روشنایی آن را نمی‌توان به این شکل از ابر سازه بیگانگان نسبت داد.

برخی دیگر، وجود یک حلقه دایسون در اطراف ستاره تابی را پیشنهاد می‌کنند. در این حلقه، مجموعه‌ای از سیارک‌های ریز و درشت قرار دارند که در فواصل مختلفی از همدیگر واقع شده‌اند. ولی در این مورد، باز هم برای قابل رویت بودن این اجرام فضایی، لازم است که اندازه آنان بسیار بزرگ‌تر از حد معمول باشند. به عنوان مثال، ایستگاه فضایی بین‌المللی با وسعت 108 متری، از دیدگاه یک ناظر مریخی بسیار بسیار کوچک دیده می شود!

کوچک‌ترین سیاره فرازمینی که تلسکوپ فضایی کپلر موفق به کشف آن شده، کپلر 37 بی (Kepler 37b) نام داشته و اندکی هم از کره ماه بزرگ است. این سیاره در فاصله 215 سال نوری زمین واقع شده و به عنوان کوچک‌ترین سیاره دنیا لقب گرفته است. اگر ستاره تابی توسط مجموعه‌ای از اجرام فرازمینی احاطه شده باشد، حجم این سیارک‌ها حتی از ستاره مرگ (Death Star) در جنگ ستارگان (Star Wars) هم بزرگ‌تر خواهد بود!

با این تفاسیر، به چه علت دانشمندان از نسبت دادن الگوی رفتاری ستاره تابی به بیگانگان، سر باز می‌زنند؟ یک دلیل این است که ابر سازه بیگانگان در صورت وجود داشتن، نور ستاره مادر را جذب کرده و تابش‌های مادون قرمز را به شیوه‌ای خاص از خود منتشر می‌کند. در واقع هر جسمی که در نزدیکی یک ستاره قرار داشته باشد، با دریافت نور این ستاره مقداری از آن را جذب و مقداری را در طول موجی بلند‌تری مجددا از خود منتشر می‌کند. اساسا در پی وقوع این پدیده، ابر سازه بیگانگان باید شروع به گرم شدن کرده و مقداری از انرژی این ستاره را نیز به خود جذب کند. جیسون رایت (Jason Wright) به عنوان یکی از ستاره‌شناسان موسسه ستی (SETI)، وجود چنین شرایطی (از دست رفتن گرما) در ستاره تابی را رد می‌کند.

مسئله دیگر این است که ساخت چنین سازه‌هایی با مشکل پایداری اساسی رو به رو هستند. در واقع بدون وجود یک نیروی کنترلی، سیارک‌ها و یا اجرام تشکیل دهنده این ستاره ممکن است به حالت یک دیسک تغییر شکل دهند؛ چرا که هر جسم در این مدار، ممکن است تحت تاثیر اجرام دیگر در نزدیکی خود قرار بگیرد. آندرس ساندبرگ (Anders Sandberg) به عنوان یکی از محققان موسسه آینده انسان بر این باور است که تنها راه‌حل پایداری اصول کره دایسون، مفهومی تحت عنوان «حباب دایسون» است. در این مدل، اشیای بسیار بزرگ و عظیم، به علت فشار تابشی حاصل از بادبان‌های بزرگ خورشیدی و همچنین حرکت ثابت نسبت به ستاره مادر، در محل خود ثابت باقی می‌مانند؛ چیزی که در مورد ستاره تابی صدق نمی‌کند.