Что произойдет со звездой, если сфера Дайсона с зеркалами отразит значительную часть света звезды обратно к звезде

Частично отражающая сфера Дайсона эквивалентна вопросу о том, что произойдет, если мы искусственно увеличим непрозрачность фотосферы — сродни покрытию звезды большими звездными пятнами — потому что, отражая энергию обратно, вы ограничиваете, сколько (чистого) потока может фактически выйти из фотосфера

Глобальные эффекты зависят от структуры звезды и различаются для полностью конвективной звезды или звезды, подобной Солнцу, которая имеет излучающую внутреннюю часть и относительно тонкую конвективную оболочку сверху. Это явление можно рассматривать так же, как эффекты больших звездных пятен. Каноническая статья по этому вопросу написана Spruit & Weiss (1986) . Они показывают, что эффекты имеют краткосрочный характер, а затем долгосрочный характер. Точкой деления является тепловая временная шкала конвективной оболочки порядка$10^{5}$лет для Солнца.

На коротких временных масштабах ядерная светимость Солнца не меняется, звездная структура остается такой же, как и температура поверхности. Поскольку только часть потока от Солнца в конечном итоге попадает в космос, чистая светимость на бесконечности будет уменьшаться. Однако все изменится, если вы оставите сферу Дайсона на месте дольше.

В более длительных временных масштабах у звезды, подобной Солнцу, светимость будет иметь тенденцию оставаться неизменной, потому что горящее ядро ​​не зависит от того, что происходит в тонкой конвективной оболочке. Однако если большая часть светимости отражается обратно, то при потере той же светимости получается, что радиус увеличивается , а фотосфера становится немного горячее. В этом случае квадрат радиуса, умноженный на температуру фотосферы, будет увеличиваться, чтобы светимость, наблюдаемая за пределами сферы Дайсона, оставалась неизменной, т. е. на$R^2T^4(1 - \beta) = R_{\odot}^2 T_{\odot}^4$, где$\beta$- доля солнечной светимости, отраженная сферой.

Расчеты Spruit et al. (1986) указывают, что для$\beta=0.1$температура поверхности увеличивается всего на 1,4%, а радиус увеличивается на 2%. Таким образом$R^2 T^4$увеличивается в 1,09 раза. это не совсем$(1-\beta)^{-1}$потому что температура ядра и светимость немного падают в ответ на увеличение радиуса.

Вероятно, нецелесообразно количественно экстраполировать обработку Spruit для очень больших значений$\beta$, но зачем вам строить сферу Дайсона с высокой отражающей способностью? Качественно оболочка звезды будет сильно расширяться в ответ на поступающее в нее тепло извне, и в этом случае фотосфера может стать более холодной, несмотря на дополнительный приток тепла.

Вышеприведенное обсуждение верно для Солнца, потому что оно имеет очень тонкую зону конвекции, а условия в ядре не сильно зависят от условий на поверхности. Когда зона конвекции утолщается (например, у звезды главной последовательности с меньшей массой), реакция меняется. Увеличение радиуса становится более выраженным; для поддержания гидростатического равновесия снижается температура ядра и, следовательно, уменьшается выработка ядерной энергии. Светимость звезды падает , а температура поверхности остается примерно такой же.

Анализ должен был бы смотреть на эффекты с течением времени. С моим ограниченным пониманием физики и интуицией я вижу, что внешние слои звезды снова поглощают лучи. Там, где внешние части звезды до сих пор испытывали большое количество энергии, протекающей в одном направлении, теперь чистый поток энергии наружу составляет от 1/2 до 1/10 того, что было раньше.

Сначала я вижу, что внутреннее ядро ​​должно продолжать процесс деления как обычно. Я вижу, как внешние слои поглощают большую часть дополнительной энергии и начинают расширяться наружу.

Если предположить, что пока я на правильном пути, и сказать, что в какой-то момент звезда выросла и заполнила 1/2 объема сферы Дайсона, большая часть материи значительно сместилась. Хотя центр тяжести не изменился, если я прав, давление на ядро ​​должно было уменьшиться, и оно должно было сжаться, и, таким образом, скорость синтеза замедлилась, и излучение, испускаемое с поверхности звезды, теперь должно быть намного круче, чем когда зеркала впервые начали перенаправлять свет обратно на звезду. Кроме того, вращение звезды замедлилось бы; солнечные вспышки были бы меньше или вообще не существовали бы. Последнее утверждение может быть неверным какое-то время, пока вращение ядра также не замедлится.

В конечном счете, если я не ошибся в своих общих предположениях, возможно, можно было бы расширить и охладить, скажем, наше Солнце, чтобы, возможно, заполнить сферу Дайсона размером с диаметр орбиты Меркурия или Венеры. Эта уменьшенная скорость синтеза на Солнце уменьшит радиус обитаемой зоны, что сделает пригодную для жизни маленькую сферу Дайсона более легко реализуемой для развитой цивилизации.

немного не по теме, но тепловые трубки с турбинами в них могут иметь свои испарители внутри сферы Дайсона, а их конденсаторы снаружи. Концентрация тепловой энергии с помощью тепловых трубок даст развитой цивилизации возможность собирать тепловую энергию и позволит им построить пригодную для жизни сферу Дайсона, даже меньшую, чем то, что обычно считается обитаемой зоной вокруг звезды.

Ищу подтверждения, исправления, комментарии и/или другие возможные ответы.

В Рукаве Ориона это называется Starbooster , и он нагревает внешние слои звезды, заставляя ее спектр смещаться вверх. Обычно он используется для превращения звезды M- или K-класса в солнцеподобную G-класса.

Тем не менее, Рука Ориона — это научная фантастика (хотя научная фантастика претендует на максимальное соответствие действительности), так что я не уверен, насколько это реалистично.