Исследование орбитальной механики гигантских зеркал
Гигантские зеркала в космосе представляют собой неотъемлемую часть научной фантастики на протяжении десятилетий. Однако до сих пор на практике проводилось очень мало исследований, связанных с физикой этого концепта. Это может быть объяснено тем, что человечество еще далеко от возможности создания таких конструкций. Тем не менее, если удастся обнаружить такие зеркала, они могут служить пассивной техносигнатурой. Чтобы понять, что именно мы ищем, ученые из Университета Висконсин-ЛаКросс и Калифорнийского университета в Беркли опубликовали новую работу, доступную в препринте на arXiv.
ПОТЕНЦИАЛЬНОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ГИГАНТСКИХ ЗЕРКАЛ
Существует много причин, по которым продвинутая цивилизация могла бы установить гигантские зеркала вокруг планеты. Многие из планет в «обитаемой зоне» своих звезд не обладают климатом, благоприятным для жизни. Зеркала могут помочь решить некоторые из этих проблем. В частности, планеты в обитаемых зонах тусклых красных звезд типа M часто испытывают приливное захватывание, что приводит к тому, что одна сторона планеты постоянно обращена к звезде, в то время как другая остается замороженной и лишенной солнечного света.
Отражение солнечного света обратно на такую планету является очевидным решением этой проблемы. Однако существует серьезная сложность — орбитальная механика. Свет от звезды не просто идеально отражается от зеркала и направляется на целевую планету. Часть энергии фотонов, попадающих на зеркало, вызывает «толкание», аналогичное тому, как это происходит с солнечными парусами. Поскольку такие зеркала должны быть легкими и обладать большой площадью поверхности, даже небольшое количество света может вытолкнуть их в орбиты, совершенно неподходящие для поддержания климата целевой планеты.
КОНКРЕТНЫЕ ЗАДАЧИ И МОДЕЛИРОВАНИЕ
Исследователи решили использовать программное обеспечение под названием REBOUND N-body simulator, чтобы смоделировать планеты размером с Землю, расположенные на внутренних, средних и внешних границах обитаемых зон различных типов главных последовательных звезд. Они поместили зеркало весом 1000 кг и площадью 1 км² на расстоянии 2, 3 и 10 радиусов планеты и организовали их в четыре различных орбитальных конфигурации: в той же плоскости и направлении, что и орбита планеты; в ретроградной орбите; перпендикулярной орбите планеты и лицом на терминатор дня и ночи планеты. Каждая из этих конфигураций была испытана 1000 раз с различными начальными орбитальными периодами, чтобы выяснить, какой фактор наиболее сильно влияет на жизнеспособность зеркала.
Значительное влияние оказал тип звезды — зеркала, находившиеся вокруг планет, обращающихся вокруг звёзд низкой массы типа M, значительно чаще выживали во время симуляций, чем зеркала, находившиеся вокруг более горячих и массивных звезд. Ретроградные орбиты также оказались более эффективными в сравнении с прогрессивными (совпадающими) орбитами. Это объясняется тем, что в таких симуляциях наблюдается передача импульса от планеты к зеркалу, при этом орбитальное удлинение, вызванное радиационным давлением, меньше в ретроградных симуляциях.
ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ УСПЕХА
Расстояние также имеет значение: зеркала, находящиеся близко к своей планете или орбитирующие планету, расположенную далеко от своей звезды, выживали дольше. В этих сценариях гравитация планеты сама по себе действует как стабилизирующий фактор, ограничивая влияние радиационного давления.
Тем не менее, авторы работы отмечают, что сложности данного процесса делают крайне маловероятным его естественное возникновение. Поддержание орбитальной конфигурации зеркал на протяжении длительного времени требует технической экспертизы, которая, предположительно, будет присуща продвинутой цивилизации. Понимание того, на что обращать внимание при поиске техносигнатур, позволит следующему поколению телескопов точно определять, что именно они должны искать, если наткнутся на возможную мегаструктуру зеркал вокруг планеты в обитаемой зоне. Это также даст авторам больше времени для ясного определения целей наблюдений для будущих телескопов.
Не забудьте подписаться на наши каналы Дзен, Telegram и ВК.
Мы всегда рады видеть вас среди наших читателей и подписчиков SpaceDiscover!
