Esfera de Dyson

Una esfera de Dyson es una megaestructura hipotética que envuelve una estrella y captura un gran porcentaje de su producción de energía . ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} El concepto es un experimento mental que intenta imaginar cómo una civilización espacial satisfaría sus necesidades energéticas una vez que estas superen lo que se puede generar únicamente con los recursos del planeta de origen . Dado que solo una pequeña fracción de las emisiones de energía de una estrella llega a la superficie de cualquier planeta en órbita, la construcción de estructuras que la rodeen permitiría a una civilización obtener mucha más energía.

La primera concepción moderna de una estructura de este tipo fue la de Olaf Stapledon en su novela de ciencia ficción Star Maker (1937). El mismo concepto fue utilizado posteriormente por el físico Freeman Dyson en su artículo de 1960 «Búsqueda de fuentes estelares artificiales de radiación infrarroja ». ^{[ 4 ]} Dyson especuló que tales estructuras serían la consecuencia lógica de las crecientes necesidades energéticas de una civilización tecnológica y una necesidad para su supervivencia a largo plazo. La detección de tales esferas en búsquedas astronómicas sería un indicador de inteligencia extraterrestre .

Desde la publicación del artículo de Dyson, se han propuesto numerosos diseños alternativos que involucran una estructura artificial o una serie de estructuras para rodear una estrella, tanto en la ingeniería exploratoria como en la ciencia ficción , a menudo bajo el nombre de "esfera de Dyson". Las representaciones ficticias suelen describir una capa sólida de materia que encierra una estrella , una disposición que el propio Dyson consideraba imposible. La esfera que imaginó consistía en un conjunto disperso o enjambre de objetos que viajaban en órbitas independientes alrededor de la estrella, una disposición que se conoce como enjambre de Dyson. 

Inspirado por la novela de ciencia ficción de 1937, Star Maker, de Olaf Stapledon , ^{[ 5 ]} el físico y matemático Freeman Dyson fue el primero en formalizar el concepto de lo que se conoció como la "esfera de Dyson" en su artículo de 1960 en Science , "Búsqueda de fuentes estelares artificiales de radiación infrarroja". Dyson teorizó que, a medida que aumentaran las necesidades energéticas de una civilización tecnológicamente avanzada, llegaría un momento en que necesitaría extraer sistemáticamente la energía de su estrella local a gran escala. Especuló que esto podría hacerse mediante un sistema de estructuras que orbitaran la estrella, diseñadas para interceptar y recolectar su energía. Argumentó que, dado que la estructura daría como resultado la conversión a gran escala de la luz estelar en radiación infrarroja lejana , una búsqueda terrestre de fuentes de radiación infrarroja podría identificar estrellas que albergaran vida inteligente. ^{[ 4 ]}

Dyson no detalló cómo se podría construir tal sistema, simplemente se refirió a él en el artículo como una "capa" o " biosfera ". Más tarde aclaró que no tenía en mente una estructura sólida, diciendo: "Una capa o anillo sólido que rodee una estrella es mecánicamente imposible. La forma de 'biosfera' que imaginé consiste en una colección dispersa o enjambre de objetos que viajan en órbitas independientes alrededor de la estrella". ^{[ 6 ]} Este concepto se ha denominado a menudo "enjambre de Dyson"; ^{[ 7 ]} sin embargo, en 2013, Dyson dijo que había llegado a lamentar que el concepto hubiera sido nombrado en su honor. ^{[ 8 ]} En una entrevista con Robert Wright en 2003, Dyson se refirió a su artículo sobre la búsqueda de esferas de Dyson como "una pequeña broma" y comentó que "uno se hace famoso solo por las cosas que no cree que sean serias", ^{[ 9 ] [ 10 ]} explicando más tarde que "Y por supuesto la broma es que el cielo está lleno de fuentes infrarrojas que se ven exactamente como podría verse una civilización de Tipo II, así que no hay absolutamente ninguna razón para creer que sean artificiales... desde nuestra distancia se verían igual". ^{[ 11 ]} Sin embargo, en una entrevista posterior con estudiantes de la Universidad de Edimburgo en 2018, se refirió a la premisa de la esfera de Dyson como "correcta e indiscutible". ^{[ 12 ]} En otras entrevistas, mientras lamentaba el nombre del objeto, Dyson comentó que "la idea era buena" y se refirió a su contribución a un artículo sobre el desmantelamiento de planetas como un medio para construir una. ^{[ 13 ]}

Los colectores de energía tipo Dyson alrededor de una estrella distante absorberían y reemitirían energía de la estrella. Las longitudes de onda de dicha energía reemitida podrían ser atípicas para el tipo espectral de la estrella , debido a la presencia de elementos pesados ​​que no se encuentran de forma natural en ella. Si el porcentaje de dichas longitudes de onda atípicas fuera significativo, se podría detectar una megaestructura alienígena a distancias interestelares. ^{[ 4 ]} Esto podría indicar la presencia de lo que se ha denominado una civilización Kardashev  de tipo II . ^{[ 14 ]}

SETI ha buscado espectros con predominio de infrarrojos en análogos solares , al igual que Fermilab . ^{[ 15 ] [ 16 ]} Fermilab descubrió 17 candidatos potenciales "ambiguos", de los cuales cuatro fueron calificados en 2006 como "interesantes pero aún cuestionables". ^{[ 15 ]} Búsquedas posteriores también dieron como resultado varios candidatos, todos los cuales permanecen sin confirmar. ^{[ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]}

El 14 de octubre de 2015, los científicos ciudadanos de Planet Hunters descubrieron fluctuaciones de luz inusuales de la estrella KIC 8462852, lo que generó especulaciones en la prensa sobre el posible descubrimiento de una esfera de Dyson. ^{[ 20 ] [ 21 ]} Sin embargo, análisis posteriores demostraron que los resultados eran consistentes con la presencia de polvo. ^{[ 22 ] [ 23 ]} En 2024, hubo especulaciones en la prensa sobre el posible descubrimiento de señales de esferas de Dyson interestelares. ^{[ 24 ] [ 25 ]} Los siete objetos de interés , todos ubicados a menos de mil años luz de la Tierra , eran enanas M , una clase de estrellas más pequeñas y menos luminosas que el Sol. Sin embargo, los autores de los hallazgos tuvieron cuidado de no hacer afirmaciones exageradas. ^{[ 26 ]} A pesar de esto, muchos medios de comunicación se hicieron eco de la noticia. Entre las explicaciones menos fantasiosas se incluyó la sugerencia de que el infrarrojo detectado era causado por galaxias distantes oscurecidas por polvo. ^{[ 27 ] [ 28 ] [ 29 ]}  

Aunque las esferas de Dyson en forma de enjambre son teóricamente posibles, construir una megaestructura estable alrededor del Sol está actualmente muy por encima de la capacidad de ingeniería de la humanidad. El número de naves necesarias para obtener, transmitir y mantener una esfera de Dyson completa excede las capacidades industriales actuales. Las esferas de Dyson han impulsado la especulación sobre la viabilidad de una clase de motores estelares propuestos , megaestructuras hipotéticas cuyo propósito es extraer energía útil de una estrella, a veces para fines específicos. Por ejemplo, se ha propuesto que los cerebros Matrioshka utilicen la energía extraída por las esferas de Dyson para computación, mientras que los propulsores Shkadov extraerían energía para propulsión. Algunos diseños de motores estelares propuestos se basan en la esfera de Dyson. ^{[ 30 ] [ 31 ]} El futurista George Dvorsky ha defendido el uso de robots autorreplicantes para superar la limitación de la capacidad de ingeniería de la humanidad en un plazo relativamente cercano. ^{[ 32 ]} Algunos han sugerido que los hábitats de esferas de Dyson podrían construirse alrededor de enanas blancas ^{[ 33 ]} o púlsares . ^{[ 34 ]}

En 2022 se sugirió que un enjambre de Dyson alrededor del Sol podría lanzarse desde Mercurio o Marte. Para transmitir la energía de vuelta, se propuso la transferencia de energía inalámbrica radiactiva de campo lejano, una tecnología que aún no está completamente desarrollada. ^{[ 35 ]}

Un precursor del concepto de esferas de Dyson apareció en la novela de 1937 Star Maker de Olaf Stapledon , ^{[ 1 ]} en la que describió "cada sistema solar... rodeado por una gasa de trampas de luz, que concentraban la energía solar que escapaba para un uso inteligente"; ^{[ 36 ]} Dyson se inspiró en este libro y sugirió que "esfera de Stapledon" sería un nombre más apropiado para el concepto. ^{[ 37 ]} Las esferas de Dyson ficticias suelen ser estructuras sólidas que forman una capa continua alrededor de la estrella en cuestión, aunque el propio Dyson consideraba que esa posibilidad era mecánicamente imposible. ^{[ 2 ] [ 3 ]} A veces se utilizan como el tipo de recurso argumental conocido como Big Dumb Object . ^{[ 38 ]}

Las esferas de Dyson aparecen como un elemento de fondo en muchas obras de ficción, incluyendo la novela de 1964 El vagabundo de Fritz Leiber donde los extraterrestres encierran múltiples estrellas de esta manera. ^{[ 1 ] [ 38 ] [ 39 ]} Las esferas de Dyson se representan en la serie de libros de 1975-1983 Saga del cuco de Frederik Pohl y Jack Williamson , y una funciona como el escenario de la novela de 1975 de Bob Shaw Orbitsville y sus secuelas. ^{[ 2 ] [ 3 ]} En el episodio de 1992 " Reliquias " de la serie de televisión Star Trek: La nueva generación , ^{[ 40 ]} la USS Enterprise  se encuentra atrapada en una esfera de Dyson abandonada; ^{[ 41 ] [ 42 ]} en una entrevista de 2011, Dyson dijo que disfrutó del episodio, aunque consideró que la esfera representada era "un disparate". ^{[ 43 ]} Michael Jan Friedman, autor de la novelización, observó que en el episodio de televisión la esfera de Dyson era en realidad un MacGuffin , sin "absolutamente nada" en la historia, y decidió desarrollar este elemento argumental en su novelización. ^{[ 44 ] : ix}

Otros ejemplos de historias de ciencia ficción incluyen The World Is Round de Tony Rothman , la serie Inquestor de Somtow Sucharitkul , Spinneret de Timothy Zahn , Federation World de James White , The Time Ships de Stephen Baxter y Pandora's Star de Peter F. Hamilton . ^{[ 1 ] : 133} Las variaciones del concepto de esfera de Dyson incluyen una sola banda circular en la novela Ringworld de Larry Niven de 1970 , ^{[ 3 ] [ 45 ] [ 46 ]} una media esfera en la novela Bowl of Heaven de Gregory Benford y Niven de 2012, ^{[ 2 ] [ 3 ]} y esferas anidadas , también conocidas como cerebro Matrioshka , en la serie Cageworld de Colin Kapp de la década de 1980 y la trilogía Asgard de Brian Stableford de 1979-1990 . ^{[ 1 ] [ 3 ]}  

Stableford observó que las esferas de Dyson suelen ser tratadas como MacGuffins o relegadas al fondo de las narrativas, citando ejemplos como El vagabundo de Fritz Leiber y El pozo del engaño de Linda Nagata . Las historias en las que se explora el concepto tienden a usar variantes como Mundo Anillo de Larry Niven. ^{[ 1 ] : 133} Identificó dos razones para esto. Primero, la enorme escala de una esfera de Dyson hace que sea difícil abordarla dentro de las limitaciones de la mayoría de las narrativas; Friedman señaló que había evitado el problema en su novelización de "Reliquias" ya que el libro tenía solo cuatrocientas páginas y tenía poco menos de cuatro semanas para escribirlo. Segundo, particularmente en la ciencia ficción dura, las esferas de Dyson presentan desafíos de ingeniería que complican su uso en la narración. ^{[ 1 ] : 133 [ 44 ] : ix} Una de estas dificultades surge del teorema de la capa : dentro de una capa esférica, las fuerzas gravitatorias están en equilibrio, por lo que se requieren mecanismos adicionales como la rotación para proporcionar gravedad efectiva en la superficie interior. Esto a su vez introduce más complicaciones, incluido un gradiente de gravedad que disminuye a cero en los polos. ^{[ 1 ] : 133} Los autores han abordado estos problemas a través de varias modificaciones del concepto, incluido el anidamiento de Cageworld de Stableford , la idea de doble esfera de Dan Alderson y el diseño reducido de mundo anular de Niven.

• Disco de Alderson : megaestructura solar artificial hipotética 
• Ingeniería astronómica : una forma de ingeniería a gran escala. 
• Lista de tecnologías hipotéticas – Posible tecnología futura 
• Ascensor espacial : tipo de sistema de transporte espacial propuesto 
• Motor estelar : una clase de megaestructuras hipotéticas. 
• La Estrella de Tabby : una estrella conocida por episodios de atenuación inusuales. 

• Gunn, Alastair (29 de diciembre de 2022). «Esferas de Dyson: cómo los humanos (y los extraterrestres) podrían capturar la energía de una estrella» . BBC Science Focus . Archivado del original el 11 de marzo de 2024. Consultado el 20 de marzo de 2024 .
• Mann, Adam (1 de agosto de 2019). "¿Qué es una esfera de Dyson?" . Space.com . Archivado del original el 7 de marzo de 2024. Recuperado el 20 de marzo de 2024 .
• Schulze-Makuch, Dirk (29 de enero de 2014). "Esferas de Dyson: aún desaparecidas, tal vez imposibles" . Revista Smithsonian . Archivado del original el 28 de septiembre de 2023. Recuperado el 20 de marzo de 2024 .
• Stableford, Brian (2004). «Dyson Sphere» . Diccionario histórico de literatura de ciencia ficción . Scarecrow Press. pág.  99. ISBN 978-0-8108-4938-9.
• Stanway, Elizabeth (21 de mayo de 2023). «Megaestructuras» . Universidad de Warwick . Blog de Historias Cósmicas. Archivado del original el 26 de mayo de 2023. Recuperado el 25 de marzo de 2024 .

• Preguntas frecuentes sobre la esfera de Dyson
• FermiLab: Límite superior del cielo completo basado en IRAS para esferas de Dyson con un apéndice sobre la ingeniería de esferas de Dyson.

• Esfera de Dyson en Memory Alpha