Esferas de Dyson alrededor de enanas blancas

Por Daniel Marín, el 1 abril, 2015. Categoría(s): Astronáutica • Astronomía • SF ✎ 66

No sabemos si existen o siquiera si son posibles, pero las esferas de Dyson son una de las estructuras más impresionantes concebidas por la mente humana. Para los que no estén familiarizados con el concepto, se trata de una esfera que rodea por completo una estrella como el Sol, lo que permitiría a una hipotética especie alienígena -o a nosotros en el futuro- aprovechar toda la energía de su astro y convertirse así en una civilización de Tipo II en la Escala de Kardashiov. Vamos, que seríamos capaces de aprovechar una energía de 3,8 × 10^26 vatios en vez de estar limitados a los 1,7 x 10^17 vatios que recibe la Tierra del Sol.

Esfera de Dyson tradicional (Wikipedia).
Esfera de Dyson tradicional (Wikipedia).

La esfera de Dyson original concebida en 1960 por Freeman Dyson -un tipo genial que también concibió la nave Orión a base de explosiones termonucleares- tendría unas dimensiones colosales. Para garantizar unas temperaturas adecuadas, Dyson imaginó una esfera con un diámetro similar al de la órbita terrestre, o sea, 300 millones de kilómetros. Naturalmente, construir una estructura sólida de semejantes proporciones es simplemente imposible de imaginar, así que Dyson sugirió sustituir esta esfera sólida por multitud de cuerpos menores de unos pocos kilómetros de diámetro. Cada cuerpo seguiría su propia órbita independiente alrededor del Sol, así que para evitar colisiones los polos de la esfera deberían quedar descubiertos. Este tipo de esfera recibe a veces el nombre de enjambre de Dyson para resaltar su naturaleza fragmentaria. Aunque tampoco es que su construcción fuese moco de pavo: para crear semejante monstruo habría que desmantelar Júpiter -u otro planeta similar en otro sistema estelar-, lo que se dice pronto.

Los habitantes de un enjambre de Dyson deberían vivir en un medio artificial como el de una estación espacial y estarían sometidos a un ambiente de microgravedad, ya que la única gravedad que experimentarían sería la del Sol (se supone que los cuerpos menores del enjambre tendrían una gravedad despreciable para evitar desajustes gravitatorios graves en la estructura). Si queremos una esfera de Dyson con una gravedad considerable en su cara interna deberíamos hacer rotar la estructura, pero ya hemos visto que crear una esfera sólida es una tarea imposible. Un atajo podría ser construir un anillo o anillos, que, dotados de gravedad artificial por el giro de la estructura, serían capaces de mantener su propia atmósfera (siempre que los anillos tuviesen unos bordes de varios kilómetros de altura). Esto es lo que se conoce como un anillo de Niven, en honor de Larry Niven, el autor de ciencia ficción que imaginó una estructura de este tipo en la saga de novelas de Mundo Anillo. Desgraciadamente, los anillos de Niven son inestables y se requiere una energía colosal para mantenerlos en la posición correcta.

Una alternativa a estos problemas es situar la esfera de Dyson alrededor de una enana blanca en vez de una estrella normal de la secuencia principal, una curiosa solución que se les ha ocurrido a dos físicos turcos. Las enanas blancas están formadas por materia degenerada, lo que implica que su tamaño es muy pequeño (similar al de la Tierra aproximadamente) y por este motivo podemos acercar la esfera de Dyson significativamente, reduciendo su tamaño. A primera vista esto no parece muy buena idea. Las enanas blancas emiten una importante cantidad de radiación ionizante (rayos X y ultravioleta) y las fuerzas de marea a su alrededor son más que importantes. No obstante, las enanas blancas se enfrían con el tiempo al carecer de reacciones nucleares en su interior y su tamaño es relativamente constante gracias al Límite de Chandrasekhar (una enana blanca que supere este límite, situado en 1,4 masas solares, se convierte en una estrella de neutrones). De este modo podemos elegir una enana blanca no demasiado luminosa para construir la esfera de Dyson a su alrededor.

Si elegimos la enana blanca adecuada, podríamos tener una esfera de Dyson rígida con un radio de ‘solo’ 3 a 5 millones de kilómetros, con una gravedad superficial de 6 a 12 m/s^2 -recordemos que en la Tierra disfrutamos de una aceleración superficial media de 9,8 m/s^2- y una temperatura de 260 a 310 kelvin. Los humanos o alienígenas vivirían en el exterior de la esfera, evitando la nociva radiación estelar, y en la cara interior se emplearía un sistema adecuado para captar la energía de la estrella. Una ventaja adicional de elegir una enana blanca en vez de una estrella de la secuencia principal es que una estructura de este tipo podría ser habitable durante miles o decenas de miles de millones de años.

Captura de pantalla 2015-04-01 a las 13.36.23
Enanas blancas conocidas adecuadas (en rojo) para construir una esfera de Dyson a su alrededor (I. Semiz et al.).
Captura de pantalla 2015-04-01 a las 18.55.21
Características de las esferas de Dyson habitables en función de sus características (I. Semiz et al.).

 

 

Todo sería ideal si no fuera porque una esfera de Dyson rígida de este tipo también sería prácticamente imposible. En este caso no tanto por el enorme tamaño y masa de la estructura sino por el régimen de tensiones estructurales que el material debería soportar, simplemente por encima de cualquier límite imaginable. Eso sí, si en vez de una esfera rígida nos da por construir un enjambre de Dyson todo sería mucho más sencillo, pero entonces perderíamos la ventaja de disfrutar de una gravedad similar a la terrestre.

Las esferas de Dyson puede que solo sean posibles en nuestra imaginación, pero si de verdad alguna especie inteligente ahí fuera se ha convertido en una civilización de Tipo II se podrían detectar con nuestros telescopios. Efectivamente, una esfera de Dyson emitirá mucha más radiación en el infrarrojo que el visible, traicionando su existencia de forma clara. Por ahora los datos de los telescopios infrarrojos como WISE -sí, hay gente que se ha dedicado a buscar esferas de Dyson- son negativos. Quizás se deba a que simplemente no exista ninguna esfera de Dyson en nuestro vecindario galáctico, o puede que las que existan sean esferas de Dyson alrededor de enanas blancas, muchísimo más difíciles de detectar por su menor luminosidad. Quién sabe.

PD: quien quiera leer la mejor novela de ciencia ficción ambientada en una esfera de Dyson, le recomiendo Mundos en el abismo, de Juan Miguel Aguilera y Javier Redal.

Referencias:



66 Comentarios

  1. Esto tiene poco de ciencia y más de ciencia ficción. Seria un desperdicio exagerado de recursos y demasiados planes sin sentido. La prioridad ahorita es volver a la Luna y luego Marte. Después lo demás.

  2. anda te que se ara fumado este tal ditson para imaginar que una civilisacion extraterrestres
    usarían un método tan poco practico para obtener energía 🙂

  3. No entiendo a la gente que expresa su fustración por el estado de desarrollo de la tecnología actual. A todos nos gustaría ver o vivir en un futuro tipo Star Trek o algo así, pero la realidad es que la tecnología humana avanza a la velocidad que lo hace (cuando no retrocede) y es totalmente independiente de los deseos que tengamos. Apenas hace 493 órbitas completas fuimos capaces de circunvalar nuestro propio planeta por primera vez. Sentíos afortunados de disfrutar de la época tecnológica en la que vivís y que no estéis cazando conejos con un palo.
    Respecto al método de Dyson. Una civilización tipo II debería ser capaz de poder utilizar TODA la energía disponible en una estrella, pero dudo de que con el desarrollo tecnológico alcanzado en una civilización de este tipo, sea esta solución la empleada. Pudiera ser más interente “pinchar” esa estrella y alimentarse directamente de ella. Por su puesto que una civiliación así también sería capaz de “modular” la potencia de la estrella en función de la demanda energética. Cómo? Pues con el nivel tecnológico actual de Neanderthal que tenemos, no me es posible ni imaginarlo :p
    De todos modos la escala de Kardashov me parece absurda. Está planteada desde la visión tecnológica actual. No sé qué necesidad va a tener una civilización tan avanzada de utilizar como fuentes de energía una estrella o una galaxia. Se supone que ahora dominamos ya el aire, el agua, la tierra y el fuego?
    Para mi llegar a civilización tipo I ya es imposible sin cargarte el planeta.

  4. Que digo yo que estas esferas de Dyson tienen un inconveniente grave. Si toda la energía que crea la estrella capturada se tiene qie disipar en la propia esfera de Dyson, la temperatura de esta empezará a aumnetar hasta alcanzar el valor que haga que la energía que se genere en las estrella sea la misma que disipe la superficie exterior de la esfera de Dyson. Si eso no es así la superficie interna de la esfera empezará a calentarse hasta alcanzar valores tales que quede en equilibrio con la temperatura de la superficie externa de la extrella, pero al seguir generando energía la extrella, si el coeficiente de conducción es distinto de cero (físicamente no es posibleque sea cero), algo de energía se conducirá hacia la cara externa de Dyson, empeorando las condiciones de vida de los habitantes con el paso del tiempo (calentamiento global). La corteza terrestre tiene un cierto coeficiente de conducción térmica que no es cero, eso hace que parte de la energía almacenada en su interior emerja hacia su cara externa. Si en el interior del planeta no se generase energía, al cabo de los 4,7 miles de millones de años, ya se habría enfriado, se pueden leer argumentaciones a esto en , es decir el calor del interior de la tierra se mantiene gracias a las reacciones nucleares existentes en su interior, o sea desintegración de átomos que generan energía.
    A lo que voy es a que la temperatura que se alcanzaría en la cara externa de una esfera de
    Dyson, al cabo de no mucho tiempo cósmico, llegaría a hacerla incompatible para la vida a no ser de que exista un mecanismo de disipación térmica diferente a la radiación natural.
    Otra cuestión que me planteo es el cálculo del tiempo estimado necesario para que una
    civilización galáctica construya una de las citadas esferas, ya que implica fuerzas titánicas
    de aceleración y frenado, en función del tiempo estimado que se desee emplear, con el límite de la velocidad de la luz, pero claro, también hay muchas cosas que nuestra ciencia actual desconoce aún …

Deja un comentario