Может ли сфера Дайсона уничтожить звезду?

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$T_{ext}/T_{star}$, и так, чтобы быть маленьким. (Кстати, я подозреваю, но не могу доказать, что$T_{star}$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$10^{5}$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$R^2T^4(1 - \beta) = R_{\odot}^2 T_{\odot}^4$, куда$\beta$- 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? 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.