Вселенная, жизнь, разум - Иосиф Шкловский

До этого пункта исследование Дайсона, по существу, было повторением идеи Циолковского, но, конечно, на уровне науки второй половины XX столетия. Далее, однако, Дайсон делает принципиально новый шаг. Он ставит вопрос, как будет «выглядеть со стороны» цивилизация, распространившаяся по внутренней поверхности сферы, окружающей звезду. Так как излучение «центральной звезды» не пройдет сквозь непрозрачную сферу Дайсона, то в межзвездное пространство будет излучать только наружная поверхность этой сферы. Температура последней должна быть примерно такой же, как и средняя температура Земли, т. е. около 300 К. При такой температуре, согласно хорошо известным из физики законам излучения нагретых тел, сфера будет испускать преимущественно инфракрасные (тепловые) лучи с длиной волны от 10 до 20 мкм. Полная мощность излучения сферы Дайсона в инфракрасной области спектра должна быть такой же, как и у центральной звезды в «видимой» области. В противном случае излучение звезды внутри сферы «накапливалось» бы, что привело бы к катастрофическому нагреву искусственной биосферы.

Таким образом, инопланетная цивилизация, развивающаяся в описанном направлении, должна «со стороны» наблюдаться как очень мощный источник инфракрасного излучения. Атмосфера Земли прозрачна для излучения с длиной волны от 10 до 20 мкм. Следовательно, инфракрасное излучение от подобных объектов (если они, конечно, существуют) будет свободно проходить через это «окно прозрачности» в земной атмосфере и вполне может быть наблюдаемо с помощью больших современных телескопов. Чувствительность современной приемной аппаратуры позволяет зарегистрировать такое излучение, если звездная величина «материнской» звезды ярче 8-й, что соответствует расстояниям порядка 100 световых лет (если звезды более или менее похожи на наше Солнце). В ближайшие десятилетия можно ожидать значительного увеличения чувствительности приемной аппаратуры в диапазоне 10 до 20 мкм. Это даст возможность обследовать все объекты до 10—12-й звездной величины. Соответствующие звезды могут быть удалены от нас на расстояния в несколько сотен световых лет. Поэтому Дайсон предлагает для обнаружения инопланетных цивилизаций предпринять систематические поиски «точечных» источников инфракрасного излучения внеземного происхождения.

В принципе возможно, что такое избыточное инфракрасное излучение существует у некоторых звезд, давно уже наблюдаемых оптическими методами. Это может быть либо в том случае, когда инопланетная цивилизация из-за нехватки «строительного материала» — вещества больших планет — не смогла использовать всю энергию излучения от центральной звезды, либо когда она располагается вокруг одной из звезд кратной системы. Мы знаем, согласно исследованиям Су Шухуанга, что жизнь может развиваться и около компонент двойных звезд (см. гл. 11). Первоочередной задачей Дайсон поэтому считает планомерное обследование ближайших к нам звезд, особенно обладающих «невидимыми» спутниками.

# Важные результаты в этом направлении были получены с помощью инфракрасного космического телескопа (ИРАС). Телескоп имел зеркало диаметром 57 см, которое для обеспечения подавления собственною инфракрасного излучения охлаждалось до температуры 10 К (всего на 10 кельвинов выше абсолютного нуля). Инфракрасные детекторы в фокусе зеркала охлаждались до 3 К. Телескоп работал в четырех диапазонах: 8—15, 20–30, 40–80 и 80—120 мкм. Спутник был выведен на почти полярную орбиту (угол наклона плоскости орбиты к плоскости земного экватора 99°) так, что он двигался постоянно над границей день—ночь над Землей, что удобно для проведения картографирования всего неба при постоянных условиях освещенности Солнцем. Работа телескопа продолжалась непрерывно в течение 1983 г. и была закончена в результате израсходования ресурса жидкого гелия. За время работы было исследовано 98 % всей небесной сферы и было открыто около 200 000 инфракрасных астрономических объектов. Обработка каталога этих объектов продолжается до настоящего времени.

Для обсуждаемой здесь проблемы результаты ИРАС интересны в нескольких направлениях.

Во-первых, были обнаружены оболочки из твердых частиц около молодых звезд, возможно, указывающие на продолжающийся процесс образования планет. Такие оболочки обнаружены около звезды Вега (α Лиры, расстояние 25 световых лет), Фомальгаут (α Южной Рыбы, 23 световых года), ε Эридана (11 световых лет) и β Живописца (50 световых лет). Вскоре после этого открытия Смит и Терил с помощью наземного телескопа с коронографом и мозаичного приемника света подтвердили, что оболочка около β Живописца представляет собой искривленный протопланетный диск. Затем протопланетные диски были обнаружены с помощью наземных телескопов около некоторых молодых звезд типа Т Тельца (например, около HL Тельца), возраст которых 0,1–1 миллион лет. Очень интересно, что сходные диски были обнаружены и у некоторых солнцеподобных звезд, которые, как оказалось, обладают аномальным инфракрасным излучением. Для одного из таких источников IRS 1551 диск был открыт по аномальному радиоизлучению в миллиметровом диапазоне с помощью 45-метрового радиотелескопа в Японии.

Оуман и Жиллет считают, что по данным ИРАС из 335 звезд в пределах 80 световых лет от нас 68 звезд (т. е. около 20 %) показывают избыточное инфракрасное излучение, в особенности это относится к звездам классов A и F. Таким образом, около половины A звезд имеют пылевые оболочки, и они сохраняются примерно половину жизни этих звезд — 100 миллионов лет, что как раз совпадает со временем, необходимым для образования больших планет. Это, возможно, указывает и на то, что для более старых звезд типа Солнца планетных систем столько же, сколько и звезд. Но это, конечно, только косвенное указание.

Среди объектов, обнаруженных ИРАС, имеется большое количество таких, которые излучают только в инфракрасном диапазоне и потому не отождествляются ни с какими другими астрокомическими объектами. Эти объекты напоминают по характеру спектра излучение от сфер Дайсона. Однако примерно такими же характеристиками должны обладать звезды, относящиеся к классу красных гигантов — класс звезд с массами, близкими к солнечной, но в своей эволюции зашедшими дальше. В ядре звезды ядерные реакции прекращаются и оно становится более компактным, а атмосфера звезды расширяется до радиуса в несколько астрономических единиц. На периферии атмосферы возникает опять плотная пылевая оболочка.

В. И. Слыш выделил из каталога ИРАС пять наиболее интенсивных объектов (рис. 116), спектр которых наиболее близок к спектру черного тела, не отождествленных с известными астрономическими объектами. Среди них источник G357,3–1,3 — сильнейший объект каталога ИРАС. По форме спектра температура соответствует —53 °C. Если предположить, что это излучение исходит от сферы Дайсона и его мощность примерно равна светимости Солнца, то расстояние до объекта всего 20 световых лет. Никаких объектов в оптическом или радиодиапазонах в этой части неба не обнаружено.

Другие объекты, выделенные В. И. Слышом:

0507 + 528 PO5, спектр соответствует температуре + 17 °C, однако в направлении источника видна звезда — красный гигант, расстояние до которого составляет 2500 световых лет. Если предположить, что это сфера Дайсона, как и выше, то расстояние, оказалось бы равным всего 70 световым годам. Отличительной особенностью красных гигантов с пылевыми оболочками является также генерация излучения в радиолинии молекулы гидроксила на волне 18 см.

0453 + 444 POЗ, температура + 67 °C — вероятно, объект похож на предыдущий. В диапазоне 3 мкм обнаружена спектральная деталь, характерная для полосы поглощения льда.

0536 + 467 PO5, температура +17 °C — если этот объект соответствует сфере Дайсона, то расстояние до него около 70 световых лет. Детальных наземных наблюдений не проводилось.

0259 + 601 PO2 — холодный объект, температура которого –188 °C; если это сфера Дайсона, то расстояние до нее 400 световых лет.

Более тщательный анализ данных ИРАС показывает, что в направлении на центр Галактики имеется большое скопление подобных объектов. В радиусе 5° вокруг центра обнаружено около 2500 источников, температуры которых находятся в интервале –23 — +177 °C. По-видимому, большая часть из них — это погруженные в пыль сверхгигантские звезды со светимостями, в две-три тысячи раз превышающими светимость Солнца, если они находятся на расстоянии 30000 световых лет (расстояние до центра Галактики). Однако важным выводом из наблюдений ИРАС является и то, что теперь есть кандидаты для более детального изучения, как возможные гигантские астроинженерные конструкции #.

Идея Дайсона примечательна тем, что дает некоторый конкретный пример такого преобразования планетной системы, которое вполне может быть наблюдаемо с межзвездных расстояний. Является ли, однако, сооружение сферы Дайсона единственно возможным путем развития цивилизации, желающей в максимально возможной степени использовать энергетические ресурсы своей планетной системы? По-видимому, нет. Мы сейчас укажем на другой мыслимый источник энергии, может быть, даже более эффективный, чем 100 %-ное использование энергии излучения центральной звезды. Речь идет о принципиальной возможности использования масс больших планет в качестве ядерного горючего для реакции синтеза. Как известно, большие планеты состоят преимущественно из водорода. При массе Юпитера 2 1030 г запас ядерной энергии в нем, которая может быть освобождена при синтезе ядер водорода в ядра гелия, составляет около 1049 эрг. Это чудовищно большое количество энергии такого же порядка, как и энергия взрыва сверхновой звезды (см. гл. 5). Ядерную энергию можно будет освобождать постепенно, в течение длительного промежутка времени. Если, например, ежесекундно освобождать 4 • 1033 эрг (что равно мощности солнечного излучения), то запаса ядерной энергии Юпитера хватит почти на 300 млн. лет. Этот срок, вероятно, превосходит длительность «шкалы времени» любой развивающейся цивилизации.