قم بالتسجيل في النشرة الإخبارية للعلوم Wonder Theory على قناة CNN. استكشف الكون بأخبار الاكتشافات الرائعة والتقدم العلمي والمزيد.
ما هو الحل النهائي لمشاكل الطاقة في الحضارة المتقدمة؟ افترض عالم الفيزياء البريطاني الأمريكي الشهير فريمان دايسون أن النجم عبارة عن غلاف مكون من مرايا أو ألواح شمسية تحيط بالنجم بالكامل، وتستغل كل الطاقة التي ينتجها.
“يجب على المرء أن يتوقع أنه، في غضون بضعة آلاف من السنين من دخولها مرحلة التطور الصناعي، سيتم العثور على أي نوع ذكي يحتل محيطًا حيويًا اصطناعيًا يحيط بالكامل بنجمه الأم،” كتب دايسون في ورقة بحثية عام 1960 والتي أوضح فيها لأول مرة مفهوم.
إذا كان الأمر يبدو وكأنه خيال علمي، فهذا لأنه كذلك: أخذ دايسون الفكرة من رواية أولاف ستابلدون التي صدرت عام 1937 بعنوان “صانع النجوم”، وكان دائمًا منفتحًا بشأن ذلك. وكان العالم الراحل أستاذا فخريا في معهد الدراسات المتقدمة في برينستون، نيو جيرسي.
ومع ذلك، نظرًا لأن هذا المفهوم جاء من مفكر يقول البعض في المجتمع العلمي إنه ربما كان يستحق جائزة نوبل في بداية حياته المهنية، فقد ترسخ المفهوم وأصبحت الهياكل العملاقة الافتراضية تُعرف باسم كرات دايسون، على الرغم من أن الفيزيائي أوضح لاحقًا أنها في الواقع سوف تكون موجودة بالفعل. تتكون من “مجموعة فضفاضة أو سرب من الأجسام التي تسافر في مدارات مستقلة حول النجم”.
في ورقته، أشار دايسون أيضًا إلى أن كرات دايسون ستطلق حرارة ضائعة يمكن اكتشافها على أنها إشعاع تحت الحمراء، واقترح أن البحث عن هذا المنتج الثانوي سيكون طريقة قابلة للتطبيق للبحث عن حياة خارج كوكب الأرض. ومع ذلك، أضاف أن الأشعة تحت الحمراء في حد ذاتها لا تعني بالضرورة وجود ذكاء خارج كوكب الأرض، وأن أحد أقوى الأسباب للبحث عن مثل هذه المصادر هو إمكانية اكتشاف أنواع جديدة من الأجسام الفلكية الطبيعية.
قال جورج دايسون، الكاتب والمؤلف التكنولوجي: «كان العلماء (في ذلك الوقت) متقبلين إلى حد كبير، ليس لاحتمال العثور على حضارات فضائية، ولكن لفكرة أن البحث عن الحرارة المهدرة سيكون مكانًا جيدًا للبحث فيه». الثاني من أبناء دايسون الستة عبر البريد الإلكتروني. “لقد أخذ الخيال العلمي، من فيلم “Footfall” إلى “Star Trek”، الفكرة وسار بها، في حين تبنى النقاد الاجتماعيون مجال دايسون كوسيلة للتشكيك في حكمة النمو التكنولوجي غير المحدود.
قال دايسون الأب نفسه: “سيكون من المفيد جدًا البحث مباشرة عن الذكاء، لكن التكنولوجيا هي الشيء الوحيد الذي لدينا أي فرصة لرؤيته”.
في ستينيات القرن الماضي، لم تكن هناك طريقة للبحث الفعلي عن مجالات دايسون، ولكن في الآونة الأخيرة، بحث عنها العديد من الباحثين، بما في ذلك الباحثون في معهد SETI، وهي منظمة غير ربحية مهمتها البحث عن كائنات ذكية خارج كوكب الأرض، ومسرع فيرمي الوطني. المختبر المعروف باسم فيرميلاب. الآن، تشير دراسة جديدة نظرت إلى 5 ملايين نجم في مجرة درب التبانة إلى أن سبعة مرشحين من المحتمل أن يستضيفوا مجالات دايسون – وهو اكتشاف يجذب التدقيق والنظريات البديلة.
الاحتمالات
مؤلفو الدراسة، التي نشرت في 6 مايو في مجلة الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية، شرعوا على وجه التحديد في البحث عن مجالات دايسون، في شكل حرارة الأشعة تحت الحمراء بالقرب من النجوم والتي لا يمكن تفسيرها بأي طريقة أخرى.
وباستخدام البيانات التاريخية من التلسكوبات التي تلتقط بصمات الأشعة تحت الحمراء، نظر فريق البحث إلى النجوم الواقعة على بعد أقل من 1000 سنة ضوئية من الأرض: “لقد بدأنا بعينة مكونة من 5 ملايين نجم، وقمنا بتطبيق مرشحات لمحاولة التخلص منها”. وقال مؤلف الدراسة الرئيسي ماتياس سوازو، وهو طالب دكتوراه في قسم الفيزياء وعلم الفلك بجامعة أوبسالا في السويد، إن “البيانات تحتوي على قدر كبير من التلوث قدر الإمكان”.
“حتى الآن، لدينا سبعة مصادر نعلم أنها تتوهج في الأشعة تحت الحمراء ولكننا لا نعرف السبب، لذا فهي بارزة.”
وحذر سوازو من أنه لا يوجد دليل قاطع على أن النجوم السبعة لها مجالات دايسون حولها.
وقال: “من الصعب علينا العثور على تفسير لهذه المصادر، لأنه ليس لدينا بيانات كافية لإثبات السبب الحقيقي لتوهج الأشعة تحت الحمراء”. “يمكن أن تكون مجالات دايسون، لأنها تتصرف كما تتنبأ نماذجنا، لكنها يمكن أن تكون شيئًا آخر أيضًا.”
من بين الأسباب الطبيعية التي يمكن أن تفسر توهج الأشعة تحت الحمراء هي المحاذاة غير المحظوظة في المراقبة، مع وجود مجرة في الخلفية تتداخل مع النجم، أو أن اصطدامات الكواكب تخلق حطامًا، أو حقيقة أن النجوم قد تكون فتية وبالتالي لا تزال محاطة بأقراص من النجوم. الحطام الساخن الذي ستتشكل منه الكواكب فيما بعد.
تأتي البيانات التي يستخدمها الباحثون من تلسكوبين فضائيين نشطين – مستكشف المسح بالأشعة تحت الحمراء واسع المجال، أو WISE، من وكالة ناسا وغايا من وكالة الفضاء الأوروبية – بالإضافة إلى مسح فلكي للسماء في ضوء الأشعة تحت الحمراء يسمى The Two Micron كل مسح السماء. يُعرف أيضًا باسم 2MASS، وقد تم التعاون بين جامعة ماساتشوستس ومختبر الدفع النفاث التابع لوكالة الفضاء الأمريكية بين عامي 1997 و2001.
النجوم المرشحة كلها أقزام حمراء، وهي النوع الأكثر شيوعًا من النجوم في مجرتنا. كما أنها باهتة وأصغر من شمسنا، مما يجعل متابعة الملاحظات أكثر صعوبة. من غير الواضح في هذه المرحلة ما إذا كانت النجوم تحتوي على كواكب حولها، حيث لم يتم رصدها بعد بواسطة أي من التلسكوبات التي يمكنها اكتشاف الكواكب التي تدور حولها. ومع ذلك، فإن العديد من آلاف الكواكب الخارجية التي حددها العلماء حتى الآن تدور حول أقزام حمراء، مما يجعل وجودها محتملًا؛ تتمتع الكواكب التي تدور حول الأقزام الحمراء بفرصة أكبر لأن تكون صالحة للسكن، وفقًا لوكالة ناسا.
وقد وجدت دراسة سابقة، نُشرت في شهر مارس، وباستخدام بيانات من نفس مصادر التقرير الجديد، شذوذات في الأشعة تحت الحمراء بين مجموعة بيانات عينة مكونة من 5 ملايين نجم في مجرتنا.
وظيفة لتلسكوب ويب الفضائي
قالت غابرييلا كونتاردو، زميلة أبحاث ما بعد الدكتوراه في المدرسة الدولية: “لقد حصلنا على 53 مرشحًا لحالات شاذة لا يمكن تفسيرها بشكل جيد، ولكن لا يمكننا القول إن جميعهم مرشحون لمجال دايسون، لأن هذا ليس ما نبحث عنه على وجه التحديد”. للدراسات المتقدمة في تريستا، إيطاليا، الذي قاد الدراسة السابقة. وأضافت أنها تخطط للتحقق من المرشحين مقابل نموذج Suazo لمعرفة عدد الأشخاص الذين يرتبطون به.
وأضافت: “عليك أن تتخلص من جميع الفرضيات والتفسيرات الأخرى قبل أن تقول إنها يمكن أن تكون كرة دايسون”. “للقيام بذلك، عليك أيضًا استبعاد أنه ليس نوعًا من قرص الحطام، أو نوعًا من اصطدام الكواكب، وهذا أيضًا يدفع العلم إلى الأمام في مجالات أخرى من علم الفلك – لذا فهو مربح للجانبين.”
يتفق كل من كونتاردو وسوازو على أن هناك حاجة إلى مزيد من البحث حول البيانات، وأنه يمكنهم في النهاية اللجوء إلى تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لناسا للحصول على مزيد من المعلومات، لأنه قوي بما يكفي لمراقبة النجوم المرشحة مباشرة. ومع ذلك، وبسبب الإجراءات التنافسية الطويلة التي تنظم استخدام التلسكوب، فإن تأمين الوصول إليه قد يستغرق بعض الوقت.
إذا كانت كرات دايسون موجودة بالفعل، ففيم يمكن استخدامها؟ وقال سوازو: “إذا تصورت أننا نمتلك نفس القدر من الطاقة التي توفرها الشمس في كل ثانية، فيمكننا أن نفعل أشياء لم نسمع بها من قبل”. “يمكننا السفر بين النجوم، وربما يمكننا أيضًا نقل النظام الشمسي بأكمله إلى موقعنا المفضل، إذا أردنا ذلك.”
ولكن لا تحبس أنفاسك، لأن التكنولوجيا والمواد الخام اللازمة لبناء الهياكل الافتراضية بعيدة كل البعد عن متناول البشرية.
وأضاف سوازو: “إنها كبيرة جدًا لدرجة أن كل ما لدينا على الأرض لن يكون كافيًا لبنائها”. “قال فريمان دايسون إنه يجب علينا تفكيك كوكب المشتري – الكوكب بأكمله (للحصول على المواد الخام).”
ربما يعني هذا المقياس الفائق الضخامة أن مجالات دايسون، إذا كانت موجودة على الإطلاق، فهي نادرة جدًا.
“تكمن أهمية هذا العمل في أنه يقدم أول دليل قوي على عدم وجود الكثير من كرات دايسون في مجرتنا، على عكس توقعات البعض بأنها قد تكون حالة نهائية حتمية لتوسع الأنواع التكنولوجية في مجرتنا. وقال المؤلف المشارك في الدراسة جيسون رايت، أستاذ علم الفلك والفيزياء الفلكية في جامعة ولاية بنسلفانيا، عبر البريد الإلكتروني: “الأنظمة الشمسية”.
“إن الأجسام المرشحة التي اكتشفها ماتياس (سوازو) مهمة لأنها مهما كانت – وهي على الأرجح نجوم محاطة بمواد من نوع ما من الأحداث النادرة، مثل اصطدام الكواكب، على الرغم من أنها يمكن أن تكون مجالات دايسون – فهي كائنات نادرة ومثيرة للاهتمام تستحق لمزيد من الدراسة، على سبيل المثال بواسطة تلسكوب جيمس ويب الفضائي.
المجالات المكسورة
توفي دايسون في عام 2020 قبل أن يتم العثور على أي من مجالاته، على الرغم من أنها مجرد واحدة من عشرات الأفكار التي تحمل اسمه.
قال ويليام بريس، أستاذ علوم الكمبيوتر والبيولوجيا التكاملية بجامعة تكساس في أوستن: “عندما كان عالمًا شابًا، أظهر دايسون أن ثلاث نظريات كمومية متنافسة كانت في الواقع نفس النظرية، وأنهى المنافسة دون سابق إنذار”. لم يشارك في الدراسة. “في وقت لاحق، طبق عبقريته على مجالات علم الفلك، وعلم الكونيات، وعالم خارج كوكب الأرض، وكذلك المشكلة الحقيقية للغاية المتمثلة في الانتشار النووي هنا على كوكب الأرض. وفي وقت وفاته، تم الاعتراف به كمفكر استفزازي ومبدع.
شهد جورج دايسون أيضًا على سحر والده وانتشاره الشامل عبر التخصصات.
قال دايسون الأصغر: “مستفيدًا من فترة اهتمام قصيرة ونفور من البيروقراطية، ساهم في خمسة مجالات للرياضيات وأحد عشر مجالًا للفيزياء، بالإضافة إلى علم الأحياء النظري، والهندسة، وبحوث العمليات، والأدب، والشؤون العامة”. . “كانت العديد من أفكاره مثيرة للجدل، وكان أحد مبادئه التوجيهية هو أنه من الأفضل أن تكون مخطئًا بدلاً من أن تكون غامضًا”.
وقال توموتسوجو جوتو، الأستاذ المشارك في علم الفلك بجامعة تسينج هوا الوطنية في تايوان، إن النهج الذي اتبعه الباحثون في الدراسة الجديدة يمكن أن يوفر مسارًا أكثر إثمارًا في البحث عن كائنات ذكية خارج كوكب الأرض. كما أنه لم يشارك في الدراسة.
وأضاف في رسالة بالبريد الإلكتروني: “ومع ذلك، فإن التلوث الناجم عن أقراص الحطام النجمي، التي تحاكي توقيعات دايسون سفير للأشعة تحت الحمراء، لا يزال مصدر قلق”. ويقول المؤلفون إن أقراص الحطام حول (النجوم القزمة) نادرة، لكن المؤلفين السبعة المرشحين الذين تم اختيارهم من بين 5 ملايين مصدر نادرون أيضًا. وعلى الرغم من ذلك، فإن المرشحين السبعة يحتاجون إلى مزيد من التحقيق باستخدام التلسكوبات القوية للحصول على تقييم أكثر تحديدًا.
تشير ورقة بحثية نُشرت في 23 مايو ردًا على ما كتبه سوازو وزملاؤه إلى أن ثلاثة على الأقل من النجوم السبعة قد تم “تعريفها بشكل خاطئ” على أنها مجالات دايسون ويمكن بدلاً من ذلك أن تكون “كلابًا ساخنة” – مجرات ساخنة يحجبها الغبار – وأن ربما يمكن تفسير الأربعة المتبقية بهذه الطريقة أيضًا.
نظرًا لأن دراسة سوازو تتناول السؤال الأساسي المتمثل في ما إذا كان الجنس البشري وحيدًا في الكون، فإن البحث عن مرشحي دايسون يشمل مجالات مختلفة – بما في ذلك العلوم الأساسية والفلسفة والدين – وبالتالي قد يزيد من مشاركة العلماء الشباب واهتمام العالم العلمي. في هذا الموضوع، وفقًا لزازا عثمانوف، أحد المنتسبين إلى SETI والعميد المساعد لكلية الفيزياء في جامعة تبليسي الحرة في جورجيا، والذي لم يشارك أيضًا في البحث.
ومع ذلك، أضاف أن البصمة الإشعاعية لمجالات دايسون السبعة المرشحة يمكن تفسيرها بالظواهر الطبيعية أيضًا. وقال عثمانوف: “إن فرضية الأصل الاصطناعي لأي إشعاع، حتى المثير للاهتمام للغاية، يجب أن تكون نقطة الانطلاق الأخيرة عندما يتم استنفاد جميع التفسيرات الطبيعية الممكنة”. “ولهذا السبب، فإن البحث المستقبلي ضروري.”
أما بالنسبة لدايسون نفسه، فلو كان لا يزال على قيد الحياة، لكان أيضًا متشككًا للغاية في أن هذه الملاحظات تمثل توقيعًا تكنولوجيًا، حيث قال ابنه جورج: “لكن اكتشاف ظواهر فلكية جديدة غير تكنولوجية هو بالضبط السبب وراء اعتقاده أننا يجب أن نذهب”. اخرج وانظر.”
لمزيد من الأخبار والنشرات الإخبارية لـ CNN، قم بإنشاء حساب على CNN.com