هل يمكن أن تكون كرات دايسون هي الكتلة المفقودة في الكون؟

لقد فشل السعي للعثور على “الجسم المفقود” في الكون مرات عديدة لدرجة أن بعض الاقتراحات المحيرة تؤخذ على محمل الجد أكثر مما كانت عليه من قبل. وكما قال شيرلوك هولمز: “عندما تستبعد المستحيل، فإن ما يبقى، المستحيل، يجب أن يكون حقيقياً”. في هذه الحالة، يتم اختبار العديد من الأفكار غير المحتملة لمعرفة ما إذا كانت مستحيلة. لقد اجتذبت ما يكفي من الاهتمام لدرجة أن IFLScience طُلب منها مناقشة تايسون سبيرز. هذه المجالات الافتراضية ليست هي ما تبحث عنه، ولكن هناك أسباب وجيهة لاستكشاف كيفية معرفتنا لها.

أولاً، ما هي كرة دايسون؟

جزء صغير فقط من طاقة الشمس يسقط على كواكبها، والباقي يهرب إلى الفضاء. في عام 1937، كتب كاتب الخيال العلمي أولاف ستابلتون كتابًا، صانع النجوم، الذي استكشف أفكار سعي الحضارات الأكثر تقدمًا للحصول على الطاقة. دفع الكتاب الفيزيائي فريمان تايسون إلى اقتراح أن مثل هذه الحضارات يمكن أن تخلق أسطحًا رقيقة عملاقة في الفضاء لالتقاط الطاقة الزائدة لنجومها، وفي النهاية تدور حول النجم جزئيًا أو كليًا.

وأشار تايسون إلى أن مثل هذه الهياكل من شأنها أن تحجب الضوء المرئي من النجم إلى المراقبين في أماكن أخرى، ولكنها تشع في الأشعة تحت الحمراء. ونتيجة لذلك، قال إن إحدى الطرق للعثور على حضارات متقدمة خارج كوكب الأرض قد تكون البحث عن الطيف الذي تهيمن عليه الأشعة تحت الحمراء.

استحوذت الفكرة على خيال الكثيرين واكتسبت شعبية في عام 2015 عندما تم الكشف عن سر KIC 8462852 (المعروف أيضًا باسم نجم بوياجيان). الكواكب تحجب ضوءها. كان هناك الكثير من التكهنات بأن السلوك المرصود يمكن أن يكون ناجمًا عن كرة دايسون المنظمة جزئيًا، وأصبح لقب آخر، “نجم البنية الضخمة الغريبة”، شائعًا.

ما هي الكتلة المفقودة؟

هناك في الواقع نوعان من الكتلة فشلت دراساتنا للكون المحلي في العثور عليهما. وأشهرها المادة المظلمة، وهي الكتلة اللازمة لتفسير حركات المجرات بموجب قوانين الجاذبية. النوع الآخر من الكتلة المفقودة هو المادة الأكثر انتظامًا، والتي تتكون في الغالب من الهيدروجين والهيليوم، على عكس المادة المظلمة، التي يمكن أن تكون جسيمات غريبة.

وعندما يتحدث علماء الفلك عن “الكتلة المفقودة”، فإنهم يقصدون النوع الثاني. نحن نعلم أن هذا النوع يتكون من عناصر منتظمة لأن الأدلة التي تم الحصول عليها بعد وقت قصير من بداية الكون تسمح لنا بحساب كمية المادة المنتظمة التي يجب أن تكون موجودة في الكون اليوم. ولا يمكننا أن نرى سوى حوالي ثلثي هذا المبلغ عندما ننظر حولنا.

هذه الفئة لديها كتلة أقل بكثير من المادة المظلمة، لكنها لا تزال سيئة للغاية. أعظم التفسيرات خيوط الغاز تمتد بين المجرات

إذًا، هل يستطيع تايسون سبيرز تفسير نوع ما من الكتلة المفقودة؟

لسوء الحظ، بالطبع لا.

بمجرد أن أدرك الناس مدى روعة تايسون سبيرز، واستمتعوا بأفكار الخيال العلمي المحتملة للعيش داخل شيء كبير بشكل مذهل، بدأ الفيزيائيون بالتفكير في الجوانب العملية. اتضح أن تايسون سبيرز المطلق لا معنى له.

يجب أن تأتي المادة اللازمة لصناعة كرة دايسون من مكان ما. ومن المستبعد جدًا أن تتمكن حتى الحضارة المتقدمة للغاية من استخراج المادة من نجمها وتحويلها إلى شيء صلب. إذا استطاعوا، فلن يعتمدوا على قوة النجوم على أي حال. ولذلك فإن الجسم الكروي يجب أن يتكون من الكواكب والأقمار والكويكبات.

تتمتع بعض الأنظمة النجمية بكتلة أكبر في مدارنا من كتلتنا، بينما قد يكون لدى البعض الآخر كتلة أقل. ولكن لا يوجد سبب للاعتقاد بأننا خفيفون بشكل غير عادي في هذا القسم.

وهذا يعني أنه حتى لو استهلكت كل جسم صلب في النظام الكوكبي، فإن الكرة نفسها لن تتمتع بهذه الكتلة الكبيرة. السؤال هو “هل يمكن أن تكون المادة الموجودة في تايسون سبيرز كبيرة جدًا؟” إذا أردنا فهم ذلك، فهو يمثل معظم المواد المفقودة. عليك أن تشرح من أين جاء هذا الشيء في المقام الأول. العثور على الفضاء بين النجوم والعثور على الكواكب المارقة أو غيرها من المواد الخام حتى يمكن تحويلها لدعم الألواح الشمسية.

هناك طريقة أخرى لصياغة السؤال وهي: “هل يمكن أن يكون هناك مليارات النجوم محاطة بمجالات دايسون التي تحبس كل ضوءها حتى لا نتمكن من رؤيتها، وبالتالي فإن المجرة مليئة بالنجوم بكثافة أكبر مما نعتقد؟” هذا ما يقوله الناس عادة.

ومع ذلك، ونظرًا لكمية المادة الصلبة في النظام الشمسي، فإن الكرة المحددة تمامًا يجب أن تكون رقيقة جدًا. رقيقة جداً، في الواقع سوف تكون كذلك الجاذبية غير مستقرة. الطريقة الوحيدة لتجنب الكارثة هي استخدام كميات هائلة من الطاقة، مما يجعل الفكرة برمتها خسارة صافية.

إذا كانت مجالات دايسون موجودة، فهي غير مكتملة للغاية، أو “حلقات دايسون” رفيعة، أو شبكات من الاتصالات التي تجمع نسبة قليلة أو أقل من ضوء النجم. ويشار إليها أحيانًا بأسراب تايسون.

إذا كان هناك نجم يدور حول عنقود دايسون، فسنراه خافتًا بسبب انفجارات عرضية خلال المنطقة بين النجوم، وهو السيناريو الافتراضي الذي جعل KIC 8462852 مشهورًا. وقد تم تحديد عشرات النجوم حيث يمكن أن يحدث هذا، على الرغم من وجود تفسيرات أخرى كثيرة.

في مثل هذه الحالة، لا يختفي النجم لفترة طويلة. ونتيجة لذلك، فإن تقديراتنا لعدد النجوم في المجرة قد لا تكون خاطئة. وأي عدد صغير يكون مسؤولاً فقط عن نسبة صغيرة من المادة المفقودة.

حتى لو تم إنشاء كرة دايسون كاملة، فإن السمة الأساسية لهذا المفهوم هي أنها ستتعرض للأشعة تحت الحمراء. أراد تايسون منا أن نلاحظ هذا النوع من إشارات الأشعة تحت الحمراء. لا يستطيع تلسكوب جيمس ويب الفضائي وبعض تلسكوباتنا العاملة بالأشعة تحت الحمراء الرؤية في كل مكان، لذا ربما فاتتهم بعض هذه المشعاعات. ومع ذلك، إذا كانت هذه الأشياء شائعة بما يكفي لحل لغز الكتلة المفقودة، فيجب أن نكون قد رأيناها الآن.