Wetenschap
Astronomen zijn op jacht naar Dyson-bollen
Er is iets poëtisch aan de poging van de mensheid om ergens in de uitgestrektheid van de Melkweg andere beschavingen te ontdekken. Het heeft ook iets nutteloos. Maar we gaan niet stoppen. Daar bestaat weinig twijfel over.
Een groep wetenschappers denkt dat we misschien al technosignaturen hebben gedetecteerd uit de Dyson-bollen van een technologische beschaving, maar de detectie is verborgen in onze enorme schat aan astronomische gegevens.
Een Dyson-bol is een hypothetisch technisch project dat alleen zeer geavanceerde beschavingen kunnen bouwen. In deze zin betekent 'geavanceerd' het soort bijna onvoorstelbare technologische bekwaamheid waarmee een beschaving een structuur rond een hele ster zou kunnen bouwen. Deze Dyson-bollen zouden een beschaving in staat stellen alle energie van een ster te benutten.
Een beschaving zou alleen zoiets groots en complex kunnen bouwen als ze Niveau II op de Kardashev-schaal hadden bereikt. Dyson-bollen zouden een technosignatuur kunnen zijn, en een team van onderzoekers uit Zweden, India, het Verenigd Koninkrijk en de VS heeft een manier ontwikkeld om te zoeken naar Dyson-bol-technosignaturen die ze Project Hephaistos noemen. (Hephaistos was de Griekse god van het vuur en de metallurgie.)
Ze hebben hun resultaten gepubliceerd in de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . Het onderzoek heeft de titel "Project Hephaistos – II. Dyson-bolkandidaten van Gaia DR3, 2MASS en WISE."
De hoofdauteur is Matías Suazo, een Ph.D. student aan de afdeling Natuurkunde en Sterrenkunde aan de Universiteit van Uppsala in Zweden. Dit is het tweede artikel waarin Project Hephaistos wordt gepresenteerd. De eerste is er.
"In deze studie presenteren we een uitgebreide zoektocht naar gedeeltelijke Dyson-bollen door optische en infraroodwaarnemingen van Gaia, 2MASS en WISE te analyseren", schrijven de auteurs. Dit zijn grootschalige astronomische onderzoeken die voor verschillende doeleinden zijn ontworpen.
Elk van hen genereerde een enorme hoeveelheid gegevens van individuele sterren. "Dit tweede artikel onderzoekt de Gaia DR3-, 2MASS- en WISE-fotometrie van ~5 miljoen bronnen om een catalogus van potentiële Dyson-bollen samen te stellen", leggen ze uit.
Het doorzoeken van al die gegevens is een lastige klus. In dit werk ontwikkelde het team van onderzoekers een speciale datapijplijn om zich een weg te banen door de gecombineerde gegevens van alle drie de onderzoeken. Ze wijzen erop dat ze op zoek zijn naar gedeeltelijk voltooide bollen, die overtollige infraroodstraling zouden uitzenden.
"Deze structuur zou afvalwarmte uitstoten in de vorm van midden-infraroodstraling die, naast het voltooiingsniveau van de structuur, afhankelijk zou zijn van de effectieve temperatuur", schrijven Suazo en zijn collega's.
Het probleem is dat zij niet de enige objecten zijn die dit doen. Veel natuurlijke objecten doen dat ook, zoals omringende stofringen en nevels. Achtergrondstelsels kunnen ook overtollige infraroodstraling uitzenden en valse positieven creëren. Het is de taak van de pijplijn om ze eruit te filteren.
"Er is een gespecialiseerde pijplijn ontwikkeld om potentiële Dyson-bolkandidaten te identificeren, waarbij de nadruk ligt op het detecteren van bronnen die abnormale infraroodoverschotten vertonen die niet kunnen worden toegeschreven aan enige bekende natuurlijke bron van dergelijke straling", leggen de onderzoekers uit.
Dit stroomdiagram laat zien hoe de pijplijn eruit ziet.
De pijplijn is slechts de eerste stap. Het team onderwerpt de lijst met kandidaten aan verder onderzoek op basis van factoren als H-alfa-emissies, optische variabiliteit en astrometrie.
Bij de laatste versie bleven 368 bronnen bewaard. Daarvan werden er 328 afgewezen als mengsels, 29 als onregelmatig en vier als nevels. Hierdoor bleven er van de ongeveer vijf miljoen oorspronkelijke objecten slechts zeven potentiële Dyson-bollen over, en de onderzoekers zijn ervan overtuigd dat deze zeven legitiem zijn.
"Alle bronnen zijn heldere midden-infraroodstralers zonder duidelijke verontreinigingen of kenmerken die wijzen op een voor de hand liggende midden-infraroodoorsprong", leggen ze uit.
Dit zijn de zeven sterkste kandidaten, maar de onderzoekers weten dat het nog maar kandidaten zijn. Er kunnen andere redenen zijn waarom de zeven overtollig infrarood uitzenden. "De aanwezigheid van warme puinschijven rondom onze kandidaten blijft een plausibele verklaring voor de infraroodovermaat van onze bronnen", leggen ze uit.
Maar hun kandidaten lijken sterren van het M-type (rode dwerg) te zijn, en puinschijven rond M-dwergen zijn zeer zeldzaam. Het wordt echter ingewikkeld omdat sommige onderzoeken suggereren dat puinschijven rond M-dwergen zich anders vormen en zich anders presenteren.
Eén type puinschijf genaamd Extreme Debris Disks (EDD) kan een deel van de helderheid verklaren die het team rond hun kandidaten ziet. "Maar deze bronnen zijn nooit waargenomen in verband met M-dwergen", schrijven Suazo en zijn co-auteurs.
Dat laat het team met drie vragen zitten:"Zijn onze kandidaten vreemde jonge sterren waarvan de flux niet varieert in de tijd? Zijn de M-dwergpuinschijven van deze sterren met een extreem fractionele helderheid? Of is er iets heel anders?"
"Na analyse van de optische/NIR/MIR-fotometrie van ~5 x 10 6 bronnen hebben we zeven schijnbare M-dwergen gevonden die een infraroodoverschot van onduidelijke aard vertonen dat compatibel is met onze Dyson-bolmodellen", schrijven de onderzoekers in hun conclusie.
Er zijn natuurlijke verklaringen voor het overtollige infrarood dat van deze zeven afkomstig is:"Maar geen van hen verklaart een dergelijk fenomeen duidelijk bij de kandidaten, vooral gezien het feit dat het allemaal M-dwergen zijn."
De onderzoekers zeggen dat vervolgoptische spectroscopie zou helpen deze zeven bronnen beter te begrijpen. Een beter begrip van de H-alfa-emissies is vooral waardevol omdat deze ook afkomstig kunnen zijn van jonge schijven.
"In het bijzonder kan het analyseren van het spectrale gebied rond H-alpha ons helpen uiteindelijk de aanwezigheid van jonge schijven te verwerpen of te verifiëren", schrijven de onderzoekers.
"Aanvullende analyses zijn absoluut nodig om de ware aard van deze bronnen te onthullen", concluderen ze.