Dyson-sfeer

'n Dyson-sfeer (of Dyson-swerm) is 'n hipotetiese megastruktuur wat 'n ster omsluit en 'n groot persentasie van sy kraglewering vasvang. Die konsep is 'n gedagte-eksperiment wat poog om te verbeel hoe 'n ruimtevaardende beskawing aan sy energiebehoeftes sou voldoen sodra daardie vereistes meer is as wat uit die tuisplaneet se hulpbronne alleen opgewek kan word. Omdat slegs 'n klein fraksie van 'n ster se energie-uitlatings die oppervlak van enige wentelende planeet bereik, sal die bou van strukture wat 'n ster omring, 'n beskawing in staat stel om baie meer energie op te wek.

Die eerste moderne verbeelding van so 'n struktuur was deur Olaf Stapledon in sy wetenskapfiksieroman Star Maker (1937). Die konsep is later deur die fisikus Freeman Dyson in sy 1960-artikel "Search for Artificial Stellar Sources of Infrared Radiation" ondersoek. Dyson het gespekuleer dat sulke strukture die logiese gevolg sou wees van die toenemende energiebehoeftes van 'n tegnologiese beskawing en 'n noodsaaklikheid vir sy langtermyn-oorlewing sou wees. 'n "Handtekening" van sulke sfere wat in astronomiese soektogte opgespoor word, sou 'n aanduiding van buiteaardse intelligensie wees.

Sedert Dyson se artikel is baie variantontwerpe wat 'n kunsmatige struktuur of reeks strukture behels om 'n ster te omsluit, in verkennende ingenieurswese voorgestel of in wetenskapfiksie beskryf, dikwels onder die naam "Dyson-sfeer". Fiktiewe uitbeeldings beskryf dikwels 'n soliede dop van materie wat 'n ster omsluit – 'n rangskikking wat deur Dyson self as onmoontlik beskou word.

Oorsprong
duimnael|Freeman Dyson, die eerste wetenskaplike wat die konsep ondersoek het.
Geïnspireer deur die wetenskapfiksieroman Star Maker van 1937 deur Olaf Stapledon, was die fisikus en wiskundige Freeman Dyson die eerste om die konsep van wat bekend geword het as die "Dyson-sfeer" te formaliseer in sy wetenskapartikel van 1960, "Search for Artificial Stellar Sources of Infra-Red Radiation". Dyson het geteoretiseer dat namate die energiebehoeftes van 'n gevorderde tegnologiese beskawing toeneem, daar 'n tyd sou kom wanneer dit sistematies die energie van sy plaaslike ster op groot skaal sou moes oes. Hy het gespekuleer dat dit gedoen kon word via 'n stelsel van strukture wat om die ster wentel, ontwerp om sy energie te onderskep en te versamel. Hy het aangevoer dat aangesien die struktuur sou lei tot die grootskaalse omskakeling van sterlig in ver-infrarooi straling, 'n aardgebaseerde soektog na bronne van infrarooi straling sterre wat intelligente lewe ondersteun, sou kon identifiseer.

Dyson het nie in detail beskryf hoe so 'n stelsel gebou kan word nie, maar het dit bloot in die artikel as 'n "dop" of "biosfeer" verwys. Hy het later verduidelik dat hy nie 'n soliede struktuur in gedagte gehad het nie, en gesê: "'n Soliede dop of ring wat 'n ster omring, is meganies onmoontlik. Die vorm van 'biosfeer' wat ek in die vooruitsig gestel het, bestaan uit 'n los versameling of swerm voorwerpe wat op onafhanklike wentelbane om die ster beweeg." So 'n konsep is dikwels na verwys as 'n Dyson-swerm; In 2013 het Dyson egter gesê dat hy spyt was dat die konsep na hom vernoem is.

Soek vir megastrukture
Dyson-styl energieversamelaars rondom 'n verafgeleë ster sou energie van die ster absorbeer en weer uitstraal. Die golflengtes van sulke weer uitgestraalde energie mag dalk atipies wees vir die ster se spektraaltipe, as gevolg van die teenwoordigheid van swaar elemente wat nie natuurlik in die ster voorkom nie. Indien die persentasie van sulke atipiese golflengtes beduidend sou wees, kan 'n vreemde megastruktuur op interstellêre afstande opgespoor word. Dit kan dui op die teenwoordigheid van wat 'n Tipe II Kardashev-beskawing genoem word.

SETI het na sulke infrarooi-swaar spektra van sonanaloë gesoek, net soos Fermilab. Fermilab het 17 potensiële "dubbelsinnige" kandidate ontdek, waarvan vier in 2006 as "amusant maar steeds twyfelagtig" bestempel is. Latere soektogte het ook op verskeie kandidate afgekom, wat almal onbevestig bly.

Op 14 Oktober 2015 het Planet Hunters se burgerwetenskaplikes ongewone ligfluktuasies van die ster KIC 8462852 ontdek, wat mediaspekulasie laat ontstaan het dat 'n Dyson-sfeer moontlik ontdek is. Daaropvolgende analise het egter getoon dat die resultate ooreenstem met die teenwoordigheid van stof.'n Verdere veldtog in 2024 het sewe moontlike kandidate vir Dyson-sfere geïdentifiseer, maar verdere ondersoek is glo nodig.

Uitvoerbaarheid en wetenskaplik-gebaseerde spekulasie
Alhoewel Dyson-sfeerstelsels teoreties moontlik is, is die bou van 'n stabiele megastruktuur rondom die Son tans ver bo die mensdom se ingenieurskapasiteit. Die aantal vaartuie wat benodig word om 'n volledige Dyson-sfeer te verkry, oor te dra en in stand te hou, oorskry huidige industriële vermoëns. George Dvorsky het die gebruik van selfrepliserende robotte bepleit om hierdie beperking in die relatiewe nabye termyn te oorkom. Sommige het voorgestel dat Dyson-sfeerhabitatte rondom witdwerge en selfs pulsars gebou kan word.

Stermotors is hipotetiese megastrukture waarvan die doel is om nuttige energie uit 'n ster te onttrek, soms vir spesifieke doeleindes. Byvoorbeeld, matrjosjka-breine is voorgestel om energie vir berekening te onttrek, terwyl Shkadov-stuwers energie vir aandrywing sou onttrek. Sommige voorgestelde stermotorontwerpe is gebaseer op die Dyson-sfeer.

Van Mei tot Junie 2024 het spekulasie gegroei dat potensiële tekens van interstellêre Dyson-sfere ontdek is. Die sewe voorwerpe van belang – almal binne 'n duisend ligjare van die Aarde geleë – is M-dwerge, 'n klas sterre wat kleiner en minder helder as die Son is. Die outeurs van die bevindinge was egter versigtig om nie enige oordrewe bewerings te maak nie.  Ten spyte hiervan het baie media-afsetpunte die storie opgetel. Minder fantastiese alternatiewe verduidelikings is gemaak, insluitend 'n voorstel dat die infrarooi van die ontdekkings veroorsaak is deur verre stofverduisterde sterrestelsels.

Fiktiewe voorbeelde
'n Voorloper tot die konsep van Dyson-sfere is in die 1937-roman Star Maker deur Olaf Stapledon beskryf, waarin hy "elke sonnestelsel... omring deur 'n gaas van ligvalle, wat die ontsnappende sonenergie vir intelligente gebruik gefokus het" beskryf het; Dyson het sy inspirasie uit hierdie boek gekry en voorgestel dat "Stapledon-sfeer" 'n meer gepaste naam vir die konsep sou wees. Fiktiewe Dyson-sfere is tipies soliede strukture wat 'n deurlopende dop om die betrokke ster vorm, hoewel Dyson self daardie vooruitsig as meganies onwaarskynlik beskou het. Hulle word soms gebruik as die tipe storielynmiddel wat bekend staan as 'n ‘’Groot Dom Voorwerp’’.

Dyson-sfere verskyn as 'n agtergrondelement in baie fiksiewerke, insluitend die 1964-roman The Wanderer deur Fritz Leiber waar vreemdelinge verskeie sterre op hierdie manier omsluit. Dyson-sfere word uitgebeeld in die 1975–1983-boekreeks Saga of Cuckoo deur Frederik Pohl en Jack Williamson, en een dien as die agtergrond van Bob Shaw se 1975-roman Orbitsville en die opvolgers daarvan. In die 1992-episode "Relics" van die TV-program Star Trek: The Next Generation,  bevind die USS Enterprise homself vasgevang in 'n verlate Dyson-sfeer; in 'n 2011-onderhoud het Dyson gesê dat hy die episode geniet het, hoewel hy die uitgebeelde sfeer as "twak" beskou het. Michael Jan Friedman, wat die romanvertaling geskryf het, het opgemerk dat die Dyson-sfeer in die TV-episode self effektief 'n MacGuffin was, met "net niks daaroor nie" in die storie, en het besluit om die storie-element in sy romanvertaling uit te brei.

Ander voorbeelde van wetenskapfiksieverhale sluit in Tony Rothman se The World Is Round, Somtow Sucharitkul se Inquestor-reeks, Timothy Zahn se Spinneret, James White se Federation World, Stephen Baxter se The Time Ships, en Peter F. Hamilton se Pandora's Star. Variasies op die Dyson-sfeer-konsep sluit in 'n enkele sirkelvormige struktuur in Larry Niven se 1970-roman Ringworld, 'n halfsfeer in die 2012-roman Bowl of Heaven deur Gregory Benford en Niven, en geneste sfere – ook bekend as 'n Matrjosjka-brein – in Colin Kapp se 1980's Cageworld-reeks en Brian Stableford se 1979–1990 Asgard-trilogie.

Stableford self het opgemerk dat Dyson-sfere gewoonlik MacGuffins is of grootliks diep in die agtergrond van stories voorkom, en gee as voorbeelde Fritz Leiber se The Wanderer en Linda Nagata se Deception Well, terwyl stories wat ruimteverkenning behels, geneig is om variante soos Niven se Ringworld te gebruik. Hy gee twee redes hiervoor: eerstens dat Dyson-sfere eenvoudig te groot is om aan te spreek, waarna Friedman ook verwys het toe hy daarop gewys het dat die rede waarom sy romanvertaling van "Relics" nie verder in die sfeer ingegaan het nie, was dat dit slegs vierhonderd bladsye was en hy skaars vier weke gehad het om dit te skryf; en tweedens dat, veral vir harde wetenskapfiksie, Dyson-sfere sekere ingenieursprobleme het wat stories kompliseer. In die besonder, aangesien gravitasie-aantrekking in ewewig binne so 'n sfeer is (volgens die skil-teorema), moet ander middele soos die rotasie van die sfeer gebruik word om dinge aan die binneste oppervlak vas te hou, wat dan lei tot die probleem van 'n swaartekraggradiënt wat na nul gaan by die rotasiepole. Outeurs spreek dit aan met verskeie wysigings van die idee, soos die voorgenoemde Cageworld-nesvorming, Dan Alderson se dubbele sfeer-idee, en Niven se gereduseerde Ringworld.

Evaluasie
Die konsep van die Dyson-sfeer bly voortbestaan as een van die mees invloedryke en wyd erkende megastruktuurkonsepte in beide wetenskaplike spekulasie en populêre kultuur. Alhoewel die letterlike konstruksie daarvan ver buite die bereik van huidige tegnologie bly, illustreer die idee die boonste perke van energieverbruik deur gevorderde beskawings en dien as 'n maatstaf in die Kardashev-skaal van kosmiese ontwikkeling. As 'n raamwerk vir denke oor buiteaardse intelligensie, sterre-ingenieurswese en die toekomstige trajek van menslike tegnologiese vermoë, stimuleer die Dyson-sfeer steeds beide streng wetenskaplike ondersoek en verbeeldingryke verkenning.

 Verwysings 

Kategorie:Ruimtevaart
Kategorie:Wetenskapfiksie-temas