Фриман Дайсон предположил, что энергетические потребности развитой цивилизации в конечном итоге потребуют сбора всей выходной энергии звезды, чтобы звезда оказалась окруженной густой сетью спутников, извлекающих энергию из излучения. В научной фантастике эта идея часто мутировала в твердую оболочку, полностью окружающую звезду. Мой вопрос в том, что если бы можно было построить такой корабль, как бы он повлиял на динамику звезды внутри?
Я подозреваю, что эффект будет катастрофическим, но хотелось бы больше подробностей. Вот мое рассуждение: Википедия подразумевает , что температурный градиент между ядром и внешними слоями звезды играет важную роль в ее стабильности. Оболочка вокруг звезды будет отражать или переизлучать большую часть излучения звезды. (Я предполагаю, что оболочка не состоит из идеальных солнечных коллекторов, которые просто поглощали бы все излучение.) Это отраженное излучение уменьшило бы потерю тепла внешними слоями звезды. Это уменьшит или даже устранит температурный градиент, который, я думаю, заставит звезду расширяться. Мой вопрос в том, правильно ли это, и если да, то будет ли этого достаточно, чтобы нарушить процесс синтеза в ядре звезды. Или будет какой-то другой,
Тесно связанный с этим вопрос: будут ли звезды стабильными в статической или сжимающейся Вселенной? В этом случае все пространство было бы заполнено излучением других звезд, и мне было бы интересно узнать, как это повлияет на звездную динамику.
Звёзды главной последовательности массой примерно в одну солнечную массу во многом являются очень, очень простыми объектами.
Они имеют неконвективные ядра и неконвективные оболочки и могут иметь конвектирующий слой посередине.
Практически единственное, что может сделать равномерное изменение внешней температуры, — это изменить расположение и существование конвектирующей полосы и незначительно повысить общую температуру.
Это может оказать ощутимое влияние на жизненный цикл звезды (насколько быстро она сгорает, сколько внешнего водорода проникает в ядро, чтобы слиться перед переключением на горение гелия), но в первую очередь я ожидаю, что изменения будут опосредованными. по , и так, чтобы быть маленьким. (Кстати, я подозреваю, но не могу доказать, что вы хотите использовать, зависит от того, на что вы смотрите (например, средние слои для настройки конвекционной полосы, но температура ядра для настройки скорости плавления).
Интересный вопрос - я мало знаю о звездной динамике, но думаю, что это мало что даст.
Мои рассуждения: прямо сейчас Солнце получает тепловое излучение от тепловой ванны, в которой преобладает космический микроволновый фон, при температуре около 2К. Если бы сфера Дайсона была построена, предположительно, она была бы рассчитана на работу при температуре, комфортной для жизни человека/технологий, около 300К.
Таким образом, фон Солнца поднимется на несколько сотен градусов, но это должно быть незначительным по сравнению с его собственной огромной температурой, поэтому изменений должно быть мало или вообще не должно быть.
Я думаю, что этот вопрос эквивалентен тому, что произойдет, если мы искусственно увеличим непрозрачность фотосферы — сродни тому, чтобы покрыть звезду большими звездными пятнами — потому что, отражая энергию обратно, вы ограничиваете, сколько потока действительно может выйти из фотосферы.
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 лет для Солнца.
На коротких временных масштабах ядерная светимость Солнца не меняется, звездная структура остается такой же, как и температура поверхности. Поскольку в космос попадает только часть потока от Солнца, результирующая 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, увеличится, чтобы светимость, наблюдаемая за пределами сферы Дайсона, оставалась неизменной, т. е. на , куда - доля солнечной светимости, отраженная сферой.
Расчеты Spruit et al. (1986) указывают, что для температура поверхности увеличивается всего на 1,4%, а радиус увеличивается на 2%. Таким образом увеличивается в 1,09 раза. это не совсем потому что температура ядра и светимость немного падают в ответ на увеличение радиуса.
Вероятно, нецелесообразно количественно экстраполировать обработку Spruit для очень больших значений , но зачем вам строить сферу Дайсона с высокой отражающей способностью? Однако качественно я думаю, что звезда сильно расширится и, полагаю, в конечном итоге поглотит сферу Дайсона.
Приведенное выше 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.
Строить его как твердую оболочку — действительно ужасная идея: он просто упадет в звезду из-за небольшого дисбаланса гравитации. - это неправильно, см. комментарии.
С точки зрения звездной динамики, я не думаю, что это сильно повлияет на звезду. По-прежнему будет температурный градиент, поскольку вы не можете нагреть вакуум. Может быть некоторое радиационное давление из-за отраженных фотонов, но оно будет довольно незначительным. Звезда может в конечном итоге расшириться, но я думаю, что это все равно будет далеко за пределами ее основной фазы последовательности.
dmckee --- котенок экс-модератор
Пере