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Megaestructuras: ¿un signo de extraterrestres más grandes que la vida?

Megaestructuras: ¿un signo de extraterrestres más grandes que la vida?

En la Búsqueda de Inteligencia Extraterrestre (SETI) y la vida más allá de nuestro Sistema Solar, la humanidad siempre ha luchado con el desafío de saber qué buscar. Si la vida en la Tierra es algo por lo que pasar, sabemos que requiere algunas condiciones muy específicas para emerger, prosperar y evolucionar.

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Y si los tipos de tecnologías que utiliza la humanidad para comunicarse y explorar el Universo son una indicación, entonces parte de esta actividad sería detectable, incluso a años luz de distancia. Desafortunadamente, dado que solo tenemos a nosotros mismos y a nuestro planeta como ejemplos, los científicos se ven obligados a dar ciertos saltos teóricos para especular qué podría estar ahí fuera.

Por ejemplo, dada la edad del Universo (13,8 mil millones de años), parece ingenuo sospechar que algunas inteligencias extraterrestres (ETI) no habrían existido mucho más tiempo que nosotros. También sería una tontería suponer que ninguna otra civilización estaría más avanzada tecnológicamente que nosotros.

Si ese es el caso, probablemente dependerían de tecnologías que solo podemos imaginar. Por suerte para nosotros, la imaginación puede ser una herramienta poderosa. Y a lo largo de los años, los científicos han presentado algunas ideas muy interesantes de lo que podría ser posible para la humanidad algún día. Y si es posible para nosotros, ¿por qué no las ETI también?

Por ejemplo, a lo largo del siglo XX, muchos científicos y escritores de ciencia ficción concibieron estructuras masivas que podrían construirse para colonizar el espacio, abarcar todo un planeta e incluso un sistema estelar completo. Conocidas colectivamente como megaestructuras, la posible existencia de estas también ha informado algunos de nuestros esfuerzos SETI.

Estas estructuras son lo que imaginamos que los humanos eventualmente podrían construir una vez que seamos demasiado grandes para que la Tierra nos sostenga. Y cuando se trata de posibles inteligencias extraterrestres (ETI), no es descabellado imaginar que algunas de ellas ya podrían haber construido estructuras que eran, como dijo Larry Niven, "más grandes que los mundos".

Entonces, echemos un vistazo a las posibilidades que se han ideado a lo largo de los años. Es posible que algunos de ellos ya existan ahora mismo. ¿Y quien sabe? Es posible que ya hayamos visto algunos de ellos ...

Definición:

Como sugiere el nombre, el término megaestructura se usa para describir una posible estructura artificial incorporada en el espacio, una que sería observable desde otros sistemas estelares. La primera descripción conocida fue hecha por el filósofo y escritor de ciencia ficción británico Olaf Stapleton. En su novela de 1937, Star Maker, describió cómo la humanidad:

"[Comenzó a aprovechar las energías de sus estrellas en una escala hasta ahora inimaginada. No solo todos los sistemas solares estaban ahora rodeados por una gasa de trampas de luz, que enfocaban la energía solar que escapaba para un uso inteligente, de modo que toda la galaxia se atenuó, pero muchas estrellas que no eran adecuadas para ser soles se desintegraron y se despojaron de sus prodigiosas reservas de energía subatómica ".

El concepto se popularizó en la década de 1960 por el físico teórico y matemático británico-estadounidense Freeman Dyson. En su artículo de la década de 1960 titulado "Búsqueda de fuentes estelares artificiales de radiación infrarroja", describió cómo una civilización avanzada podría ser capaz de crear una estructura esférica masiva que abarcara todo su sistema estelar.

Este tipo de estructuras, que a menudo se denominan "Esferas Dyson" hoy en día, podrían aprovechar un gran porcentaje de la energía de una estrella, cumpliendo así los requisitos de energía de una especie avanzada una vez que hayan crecido más allá o agotado los recursos de su planeta de origen.

Desde entonces, se han propuesto múltiples variaciones de la Esfera Dyson y otras estructuras masivas, que van desde estructuras en órbita alrededor de un planeta hasta estaciones espaciales masivas capaces de suministrar su propia gravedad, a estructuras capaces de extraer energía de una galaxia entera.

Aunque los detalles pueden variar, el concepto de diseño básico sigue siendo el mismo: ¡Go Big!

Una indicación de ETI:

Como se señaló, la búsqueda de ETI por parte de la humanidad es limitada en función de lo que sabemos que funciona. Dado que la vida existe en un solo planeta que conocemos (la Tierra), estamos restringidos a buscar planetas "potencialmente habitables" entre los que son rocosos, tienen una atmósfera lo suficientemente espesa, son lo suficientemente cálidos para soportar agua líquida en sus superficies y experimentar precipitación (también conocida como el ciclo del agua).

Estos planetas también necesitarían tener los mismos mecanismos de estabilización climática que tiene la Tierra (como el ciclo del carbono). No es que pensemos que la vida es imposible en diferentes circunstancias, es simplemente que no tenemos idea de cómo detectarla en mundos que tienen, digamos, una atmósfera de nitrógeno-metano y un ciclo de metano en sus superficies (como la luna Titán de Saturno).

Además, estamos limitados en nuestra búsqueda de actividad tecnológica (también conocida como "firmas tecnológicas") que sabemos que funcionan. En nuestro caso, eso incluye transmisiones de radio, transmisiones ópticas (láseres), dióxido de carbono y metano (contaminación) e isótopos radiactivos (pruebas nucleares).

Más allá de eso, nos vemos obligados a especular sobre la base de los tipos de tecnologías que son al menos factibles. Y luego, basándose en los tipos de firmas que probablemente produzcan estas tecnologías, los científicos las buscan en el Universo.

Escala de Kardashev:

Cuando se trata de SETI y especulando sobre lo que podríamos encontrar allí, un nombre que realmente se destaca es Nikolai Semenovich Kardashev, un astrofísico ruso y subdirector del Centro Espacial Astro, supervisado por la Academia de Ciencias de Rusia en Moscú. .

Además de sus muchas contribuciones al campo de la investigación SETI rusa, Kardashev ideó el famoso esquema de clasificación de las ETI que lleva su nombre. Conocido como la escala de Kardashev, este esquema clasificaba el nivel de desarrollo de una civilización en función de la cantidad de energía que eran capaces de aprovechar y utilizar.

Los fundamentos de este esquema se detallaron en el artículo de 1964 de Kadashev, "Transmisión de información por civilizaciones extraterrestres", donde afirmó que las civilizaciones podrían clasificarse según tres tipos.

Civilizaciones Tipo I: También conocidas como "civilizaciones planetarias", las especies inteligentes de esta categoría son aquellas que pueden aprovechar y almacenar toda la energía de su planeta de origen. Según Kardashev, esto equivaldría al consumo de 4 x 1019 erg / seg, que probablemente estaría en forma de energía de fusión, antimateria y energía renovable a escala global.

Civilizaciones Tipo II: También llamada "civilización estelar", las especies inteligentes en esta categoría habrían evolucionado hasta el punto en que podrían recolectar toda la energía emitida por su estrella, lo que Kardashev especuló probablemente involucraría una estructura como una Esfera Dyson. En este caso, esto resultaría en un consumo de 4 x 10³³ erg / seg.

Civilizaciones Tipo III: También conocida como una "civilización galáctica", una especie inteligente perteneciente a esta categoría sería capaz de aprovechar la energía de una galaxia entera, lo que se traduciría en un consumo de energía del orden de 4 x 10.44 ergio / seg.

Usando este esquema, es lógico pensar que las especies que han desarrollado los medios para aprovechar la energía a escala estelar, interestelar o galáctica serían capaces de producir estructuras artificiales exponencialmente más grandes que cualquier cosa que pudiera producir una civilización de Tipo I.

Con el tiempo, la escala de Kardashev ha experimentado cierta expansión a medida que los científicos y teóricos han propuesto otras categorías y métodos de clasificación. Para empezar, algunos han sugerido que hay un Tipo 0 que se aplicaría a todas las civilizaciones que aún no habían alcanzado el dominio de su planeta y sus recursos.

Según el libro de Carl Sagan de 1973, La conexión cósmica: una perspectiva extraterrestre, la humanidad encaja en esta categoría, sin haber alcanzado todavía un nivel de desarrollo Tipo I:

"Una civilización de Tipo I es capaz de reunir, para fines de comunicación, el equivalente de toda la producción de energía actual del planeta Tierra, que ahora se usa para calefacción, electricidad, transporte, etc., una gran variedad de propósitos además de la comunicación con extraterrestres. civilizaciones. Según esta definición, el La Tierra aún no es una civilización de Tipo I ... Una caracterización combinada de energía / información de nuestro presente globalla sociedad terrestre es de tipo 0,7 "

De manera similar, ha habido quienes han sugerido la inclusión de clasificaciones de Tipo IV y Tipo V, que se aplicarían a las civilizaciones que tienen control sobre todo su Universo o múltiples Universos. Dado que la producción de energía del Universo visible es incalculable, no hay forma de estimar cuánta energía consumirían las civilizaciones en estas categorías.

Incluso ha habido sugerencias de que se utilicen diferentes métricas para medir el nivel de desarrollo de una civilización. Por ejemplo, Sagan sugirió en La conexión cósmica que la cantidad de información disponible para una civilización sería un mejor medio para medir qué tan avanzada se había vuelto.

El famoso ingeniero aeroespacial y autor Robert Zubrin también sugirió que se usara una métrica más holística que se extienda más allá del uso de energía, algo en la línea del "dominio" planetario, estelar o galáctico en lugar del uso.

El cosmólogo británico John D. Barrow incluso ha sugerido invertir la escala clasificando las especies en función de su dominio de escalas cada vez más pequeñas (es decir, microtecnología, nanotecnología, picotecnología y femtotecnología).

Tipos de megaestructuras:

Si bien se han teorizado innumerables tipos de megaestructuras a lo largo de los años, algunas son más conocidas que otras. En su mayor parte, estas estructuras solo serían factibles para civilizaciones de Tipo II; además, son el medio por el cual se alcanzó este nivel de desarrollo. Estos son algunos de los conceptos más populares que se han propuesto hasta ahora.

Disco de Alderson (Mundodisco):

Un disco de Alderson es esencialmente un disco masivo en forma de disco que rodearía a una estrella central y maximizaría el espacio habitable dentro de la zona habitable de la estrella. La idea toma su nombre de Dan Alderson, un científico del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA que escribió el software utilizado para navegar por elVoyager 1 y 2 sondas.

El disco en sí tendría varios miles de kilómetros de espesor y un radio de varias unidades astronómicas (AU) (aproximadamente la distancia entre el Sol y Marte / Júpiter). La estrella que residiría en un agujero en el centro, lo que significaría que todos los puntos del disco experimentarían un crepúsculo perpetuo, a menos que la estrella se balanceara hacia arriba y hacia abajo.

La masa del disco proporcionaría su propia gravedad, lo que permitiría la habitación en ambos lados, mientras que la atmósfera se contendría colocando una pared de mil kilómetros de altura en el borde interior. Suponiendo la presencia de tecnología suficiente, todo el disco podría ser habitable. Pero incluso si la vida estuviera restringida a la zona habitable de la estrella, aún sería el equivalente a decenas de millones de Tierras.

Las tensiones mecánicas en el disco significan que ningún material conocido sería suficientemente resistente. Por lo tanto, la construcción de un disco de este tipo requeriría la invención y producción en masa de varios supermateriales de antemano.

Además, la construcción de un disco de este tipo requeriría más materia de la que existe alrededor de cualquier estrella conocida, lo que significa que todo su sistema de planetas y varios otros se habrían desmontado para obtener materiales de construcción.

Estructura de Dyson:

La clásica megaestructura que fue la primera en popularizarse. Esta estructura teórica lleva el nombre de Freeman Dyson y representa lo que él teorizó que una civilización suficientemente avanzada podría construir algún día para adaptarse a sus necesidades energéticas y la necesidad de un espacio más habitable.

Las ventajas de una estructura de este tipo son que podría construirse dentro de la zona habitable de una estrella. En el caso del Sol, esto corresponde a aproximadamente 1 UA (o en algún lugar entre Venus y Marte). De esta manera, todas las secciones de la esfera serían habitables, proporcionando el equivalente a miles de millones de Tierras.

Otra ventaja es el hecho de que cada sección de la esfera estaría apuntada hacia el Sol, lo que da como resultado la luz del día perpetua y la capacidad de satisfacer todas las necesidades energéticas con paneles solares. Suponiendo que la esfera en sí fuera lo suficientemente gruesa, también podría proporcionar su propia gravedad.

De lo contrario, la gravedad artificial podría crearse a través de la fuerza centrípeta, causada por la rotación de la esfera alrededor de la estrella. Sin embargo, el último escenario significaría que la fuerza gravitacional más fuerte se experimentaría alrededor de la banda ecuatorial, con poca gravedad alrededor de los polos.

Si bien una Esfera Dyson es un ejemplo clásico de una civilización de Tipo II, se ha sugerido que el concepto es escalable y podría ser construido por civilizaciones de Tipo III (o superiores). Un ejemplo de esto se describe en un estudio de 2011 de Inoue y Yookoo, quienes especulan que una civilización podría ser capaz de construir una Esfera Dyson alrededor del agujero negro supermasivo en el centro de su galaxia.

Se han teorizado muchas variaciones de una Esfera Dyson a lo largo de los años, lo que ha llevado al término más amplio "Estructura Dyson". Estos incluyen el Dyson Swarm, que consta de una gran cantidad de construcciones independientes que van desde satélites hasta hábitats que orbitan en una formación densa alrededor de la estrella.

También está el Anillo Dyson, que es similar en concepto pero representa una versión reducida de la Esfera (ver Ringworld, a continuación). Luego está la Burbuja de Dyson, que es similar a un enjambre y anillo en el sentido de que consta de muchas estructuras independientes que co-orbitan alrededor de la estrella.

Cerebro de Matrioshka:

Una ligera variación de la Esfera Dyson, este concepto visualiza megaestructuras dispuestas en capas concéntricas alrededor de una estrella (como una muñeca matrioshka). Este "cerebro" sería esencialmente una supercomputadora masiva, donde cada capa usa el calor generado por la capa anterior para propósitos computacionales.

Mientras que la capa más interna extraería energía directamente de la estrella, cada capa posterior extraería el calor residual de la adyacente. El concepto fue propuesto originalmente por Robert Bradbury como una alternativa al "cerebro de Júpiter", una idea similar pero a menor escala.

Este concepto visualiza cómo una especie eventualmente puede necesitar depender de recursos computacionales que son tan masivos que se han vuelto estelares en escala. Alternativamente, la especie puede haber optado por deshacerse de sus cuerpos físicos y vivir indefinidamente como parte de una existencia virtual impulsada por el Cerebro.

Motor estelar (propulsor Shkadov):

También similar a una Dyson Sphere es el concepto del Shkadov Thruster, una megaestructura diseñada para enfocar la energía de una estrella en una sola dirección (generando así empuje). La idea fue propuesta por primera vez por Fritz Zwicky, un astrónomo suizo, quien indicó durante una conferencia en la Universidad de Oxford en mayo de 1948 donde abordó la posibilidad de:

“… Acelerando… [el Sol] a velocidades más altas, por ejemplo 1000 km / s dirigidos hacia Alpha Centauri A, en cuyo vecindario nuestros descendientes podrían llegar dentro de mil años. [Este viaje de ida] podría realizarse mediante la acción de chorros de fusión nuclear, utilizando la materia que constituye el Sol y los planetas como propulsores nucleares ”.

Sin embargo, fue el ingeniero aeronáutico ruso Dr. Leonid Shkadov quien proporcionó una descripción detallada y cálculos con su estudio de 1987, "Posibilidad de controlar el movimiento del sistema solar en la Galaxia". Su propuesta para el motor estelar que llevaría su nombre consistía en una superficie reflectante curva y gigante colocada lo suficientemente cerca de la estrella para ser atraída por su fuerza gravitacional.

Cuando la luz del sol golpeara la superficie reflectante, crearía una fuerza repulsiva que alejaría la megaestructura. La atracción gravitacional de la estrella haría que se arrastrara durante el viaje y todo el sistema comenzaría a moverse lentamente. Con el tiempo, el motor estelar acumularía tremendas velocidades y podría dejar su parte de la galaxia. Como explicó Shkadov:

"Se muestra que si una pantalla que refleja los rayos solares se coloca estacionaria a cierta distancia del sol, se violará la simetría central de la radiación solar en el sistema de protección solar y surgirá una fuerza que perturbe el movimiento del sol ... Se muestra que durante un período orbital del Sol es posible una desviación radial del Sol de su órbita de referencia por el valor de unos 10-12 parsec. También es posible una desviación lateral del sol en 4,4 parsec de su plano orbital, cuando el eje de la pantalla es normal al plano orbital y tiene una orientación constante ".

Dentro de este concepto, es concebible que un sistema de planetas todavía orbite la estrella. Si se coloca fuera de una distancia de 1 UA de la estrella, un planeta similar a la Tierra aún podría orbitar sin complicaciones. También se podrían establecer hábitats alrededor del borde de esta estructura masiva, lo que permitiría que miles de millones de habitantes viajen por el espacio.

De esta forma, la población podría utilizar su estrella como medio para transportar planetas, moverse por la galaxia y colonizar otros planetas. Los científicos han especulado que este ya es el caso cuando se trata de estrellas de hipervelocidad que han sido expulsadas de nuestra galaxia debido a la interacción con nuestro agujero negro supermasivo (Sagitario A *).

Ringworld (anillo de Niven):

Sin embargo, otra megaestructura inspirada en la propuesta de Dyson es el Ringworld o Niven Ring, un concepto que lleva el nombre de su inventor (el autor de ciencia ficción Larry Niven) y la novela de 1970 que lo popularizó (Ringworld).

Como sugiere el nombre, esta megaestructura consiste en un anillo artificial que orbita una estrella con un radio aproximadamente igual a la órbita de la Tierra (1 AU). El anillo gira para crear gravedad artificial mientras que las paredes internas evitan que la atmósfera se escape. Como lo describió Niven en el prólogo de la novela:

“Yo mismo he ideado una estructura intermedia entre las esferas de Dyson y los planetas. Construye un anillo de 93 millones de millas de radio, una órbita terrestre, alrededor del sol. Si tenemos la masa de Júpiter con la que trabajar, y si la hacemos de mil millas de ancho, obtenemos un espesor de aproximadamente mil pies para la base ".

Al igual que con otras megaestructuras, la ventaja de tal estructura es que multiplicaría la cantidad de espacio habitable dentro de la zona habitable de una estrella. Si bien el concepto ha sido criticado por ser inestable e improbable desde el punto de vista de la ingeniería, sigue siendo uno de los ejemplos más populares de una megaestructura hasta la fecha.

Otras posibles megaestructuras:

Más allá de estos ejemplos clásicos, existen muchos otros tipos de megaestructuras que se han teorizado y propuesto a lo largo de los años. En la mayoría de los casos, estos son conceptos más pequeños que serían posibles para las civilizaciones de Tipo I, pero que aún podrían ser detectables por civilizaciones que viven en sistemas estelares ubicados a años luz de distancia.

Anillo de obispo / orbital de Banks (Halo):

Similar a un anillo de Niven, un orbital de Banks y un anillo de obispo son versiones más pequeñas de un hábitat espacial en forma de anillo que gira para proporcionar gravedad artificial, así como un ciclo de día y noche. El primer concepto toma su nombre del escritor de ciencia ficción Ian M. Banks, quien escribió sobre tales estructuras en su Cultura serie.

Según las descripciones de sus novelas, un Banks Orbital mediría aproximadamente 10 millones de km (62 millones de millas) de circunferencia y tendría anchos que variarían entre 1000 y 6000 km (620 y 3730 millas), lo que les da una superficie de entre 20 y 120 millas. veces el de la Tierra.

El Bishop Ring toma su nombre de Forest Bishop del Instituto de Ingeniería de Escala Atómica, quien detalló su propuesta en un estudio de 1997 titulado "Hábitats espaciales al aire libre". La propuesta original pedía una estructura de 1000 km (620 millas) de radio y 500 km (310 millas) de ancho.

Estas megaestructuras se pueden construir en la órbita de un planeta o dentro de los puntos de Lagrange de un sistema, y ​​la luz del día se puede proporcionar inclinando el anillo hacia la estrella del sistema o colocando un espejo en ángulo (o Sol artificial) en el centro del anillo.

Esfera de Bernal (cilindro O'Neill / Topopolis):

La Esfera de Bernal fue propuesta por John Desmond Bernal en su estudio de 1929 titulado "El mundo, la carne y el diablo: una investigación sobre el futuro de los tres enemigos del alma racional". En la Sección II: El mundo, habló de los desafíos de conquistar el espacio y lo que se necesitaría para crear una presencia humana duradera allí.

Para esto, Bernal sugirió la creación de un hábitat espacial esférico hueco de 16 km (10 millas) de diámetro, lleno de aire y capaz de albergar una población de 20.000 a 30.000 personas:

"Imagine una cáscara esférica de diez millas de diámetro, hecha de los materiales más ligeros y en su mayoría hueca; para este propósito, los nuevos materiales moleculares serían admirablemente adecuados. Debido a la ausencia de gravitación, su construcción no sería una hazaña de ingeniería de ninguna magnitud. .La fuente del material del que estaría hecho sería sólo en una pequeña parte extraída de la tierra; porque la mayor parte de la estructura estaría hecha de la sustancia de uno o más asteroides más pequeños, anillos de Saturno u otros. detritos planetarios ".

Se dice que este concepto fue una de las inspiraciones para que el físico estadounidense Gerard K. O'Neill y sus estudiantes llegaran a la idea del cilindro O'Neill. El concepto fue descrito en su libro de 1976, La alta frontera: colonias humanas en el espacio, donde O'Neill describió cómo la humanidad podría expandirse por todo el Sistema Solar construyendo "islas en el espacio":

"Aunque el volumen total de los asteroides es mucho más pequeño que el de la Tierra, es un volumen mucho más accesible que las profundidades de nuestro planeta. En la Tierra, solo tenemos disponible una capa delgada de material sin extracción profunda bajo altas presiones y calor intenso. ... Tendríamos que desfigurar toda la Tierra para obtener sólo una centésima parte del material contenido en tres asteroides ahora inútiles y sin vida; y hay miles de esos planetas menores ".

Con un diámetro de 8 km (5 millas) y 32 km (10 millas) de largo, un cilindro O'Neill constaría de dos cilindros que giran en sentido contrario. Estos proporcionarían gravedad artificial y, al mismo tiempo, cancelarían cualquier efecto giroscópico y mantendrían el hábitat orientado hacia el Sol.

Las ventajas de este tipo de hábitats, según O'Neill, es que aliviarían las presiones demográficas aquí en la Tierra. Los cilindros también podrían colocarse a través del Sistema Solar en los Puntos Lagrange L3, L4 y L5, creando hábitats para millones de personas sin tener que colonizar otros planetas.

"Una Tierra no industrial con una población de quizás mil millones de personas podría ser mucho más hermosa de lo que es ahora", escribió. "El turismo desde el espacio podría ser una industria importante y serviría como un fuerte incentivo para ampliar los parques existentes, crear nuevos unos, y restaurar lugares de interés histórico ".

Shellworld:

Un Shellworld es similar a una Dyson Sphere excepto que abarca un planeta entero en lugar de un sistema estelar. El concepto fue propuesto por Kevin Roy, un ingeniero del Departamento de Energía de EE. UU., En su estudio de 2009, "Mundos de Shell: un enfoque para terraformar lunas, pequeños planetas y plutoides".

El concepto se propuso como un medio para hacer que la terraformación sea más eficaz. Esto se lograría mediante la construcción de un gran "caparazón" alrededor de un mundo inhabitable para garantizar que los gases atmosféricos que se introdujeron no se perdieran en el espacio.

Esto permitiría que se arraigaran cambios a largo plazo, que incluirían la introducción de microorganismos, plantas y otras formas de vida complejas que garantizarían la estabilización y el refuerzo de las condiciones de habitabilidad.

Este proceso, que es una extensión de la paraterraformación, permitiría terraformar planetas que no tienen las condiciones iniciales adecuadas (es decir, estar lo suficientemente calientes, lo suficientemente húmedos, en posesión de una atmósfera y un campo magnético, etc.).

Ascensor espacial:

Este es un concepto que se ha popularizado inmensamente en la ciencia ficción, e incluso es objeto de una investigación detallada. Propuesto por primera vez en 1959 por el científico ruso Yuri N. Artsutanov, el concepto se basa en la idea de un satélite geoestacionario y un contrapeso en órbita conectados a la Tierra por una estructura de tracción masiva (también conocida como "el tallo de las judías").

Entre la Tierra y el satélite geoestacionario, los coches robot propulsados ​​por cohetes podrían transportar cargas útiles, materiales y personas de un lado a otro del tallo de habas. Desde allí, podrían enviarse fuera del mundo a la Luna, a Marte o cualquier número de ubicaciones en todo el Sistema Solar.

Además de ser una gran hazaña de ingeniería, el concepto reduciría significativamente el costo de la tripulación de lanzamiento y las cargas útiles al espacio. Por ejemplo, un informe de 2017 del Centro de Investigación Ames de la NASA indicó que costó aproximadamente $ 400 millones lanzar 16,000 kg de carga útil a Low Earth Orbit (LEO), lo que equivale a aproximadamente $ 25,000 por kg ($ 11,365 por libra).

Stanford Torus (rueda de Von Braun):

Como muchas de sus contrapartes, este concepto requiere un hábitat espacial masivo que gira para proporcionar gravedad artificial. El concepto fue propuesto originalmente por el científico ruso Konstantin Tsiolkovsky, quien escribió sobre el uso de la rotación para crear gravedad artificial en el espacio en 1903.

Esto fue transmitido por el ingeniero de cohetes esloveno Herman Potočnik con su libro de 1928, El problema de los viajes espaciales: el motor cohete. En este amplio estudio, describió una "Rueda Hábitat" giratoria que se colocaría en una órbita geoestacionaria (OSG) alrededor de la Tierra.

Durante la década de 1950, el científico de cohetes germano-estadounidense Wernher von Braun propuso una estación giratoria en forma de toro (conocida como Rueda de Von Braun), que apareció en una serie de artículos en la revista nacional Collier's noble, "¡El hombre conquistará el espacio pronto!"

La idea se hizo más conocida después de ser propuesta como parte del Estudio de Verano de la NASA de 1975, un esfuerzo de colaboración entre el Centro de Investigación Ames de la NASA y la Universidad de Stanford. El diseño resultante se conocería a partir de entonces como "Stanford Torus".

Buscando megaestructuras:

Todos estos conceptos son emocionantes por sí mismos, pero aún más emocionante es la perspectiva de encontrarlos o algo similar dentro de nuestra galaxia, o posiblemente otras galaxias. Pero, ¿cómo íbamos a buscarlos? ¿Qué "tecnofirmas" indicarían la presencia de una megaestructura y, por tanto, de una civilización muy avanzada?

Como dijo el profesor Abraham Loeb, presidente de Física Frank D. Baird Jr. y presidente del Departamento de Astronomía de la Universidad de Harvard, a Interesting Engineering por correo electrónico:

"Es probable que las civilizaciones avanzadas modifiquen su entorno natural, construyendo megaestructuras, produciendo luces artificiales, contaminando atmósferas y redistribuyendo el calor. Esto tiene dos beneficios. Nos proporciona muchas posibles banderas que señalarían su existencia para que sepamos que no estamos solos. Y en segundo lugar, al estudiar las superficies quemadas de planetas con civilizaciones muertas, aprenderemos cómo actuar juntos y evitar un destino similar ".

Suena totalmente valioso, ¿no? Pero, por supuesto, la búsqueda de ETI y firmas tecnológicas presenta algunos desafíos muy grandes. En un ensayo reciente publicado en Científico americano, El Prof. Loeb también se refirió al que quizás sea el más grande de todos.

"Si existen otras civilizaciones", escribió, "una clave para tomar conciencia de ellas es si somos lo suficientemente inteligentes como para interpretar adecuadamente sus señales o para identificar una pieza de su tecnología si debería aparecer en nuestro sistema solar".

Teniendo en cuenta que no tenemos un marco de referencia en lo que respecta a las ETI o la tecnología que podrían usar, es muy posible que los letreros estén ahí y que los echemos de menos. Por suerte, la misma sensación de asombro e imaginación que nos ha permitido especular sobre las megaestructuras también ha ofrecido algunas sugerencias sobre cómo buscarlas.

Intrínseco al estudio de Freeman Dyson, donde propuso por primera vez el concepto de una megaestructura esférica, fue una idea de cómo podríamos hacer para encontrarlos en el cosmos. Según Dyson, las megaestructuras que aprovecharan la energía de una estrella completa irradiarían cantidades masivas de calor residual al espacio.

Este calor podría detectarse utilizando los instrumentos infrarrojos de algunos de los telescopios más grandes del mundo. Lo mismo es válido para cualquier estructura orbital que aproveche la energía de una estrella. En resumen, cualquier megaestructura de Tipo II podría detectarse examinando las estrellas de cerca en busca de signos de anomalías térmicas.

Otro método sería monitorear de cerca los sistemas estelares para detectar signos de caídas periódicas en el brillo. Por lo general, este método (Fotometría de tránsito) se utiliza para discernir la presencia de exoplanetas alrededor de las estrellas, donde las caídas son causadas por exoplanetas que pasan frente a la estrella en relación con el observador.

Con este método, los astrónomos pueden no solo detectar exoplanetas, sino también realizar estimaciones precisas sobre su tamaño y período orbital. De la misma manera, el tránsito de una megaestructura frente a una estrella conduciría a una caída significativa en el brillo que no se explicaría fácilmente.

En 2015, se consideró esta posibilidad cuando un equipo internacional de astrónomos notó que una estrella distante, KIC 8462852 (ahora Boyajian's Star o Tabby's Star, en honor al investigador principal del equipo), se atenuaba periódicamente. Aún más curioso fue el hecho de que no se pudo discernir ninguna causa natural.

Se realizaron múltiples estudios de seguimiento que llevaron a varias explicaciones, que van desde cometas y anillos de polvo hasta un planeta consumido o planetas con grandes anillos de polvo. Un estudio de 2018 realizado por un equipo internacional de 100 astrónomos, y dirigido por la misma profesora asistente Tabetha Boyajian, pareció resolver el asunto al mostrar que la estrella de Tabby probablemente estaba oscurecida por el polvo.

Sin embargo, el misterio de la estrella de Tabby perdura, ya que se han registrado muchas más caídas en el brillo que pueden confundir o no esta explicación. Mientras tanto, otras estrellas han experimentado patrones de atenuación similares.

Estos incluyen EPIC 204278916, una estrella joven que mostró caídas periódicas en su curva de luz a lo largo de 2016, y VVV-WIT-07, una estrella variable que experimentó varias caídas y un evento eclipsante en 2012. Aquí también, se han hecho explicaciones naturales que aparecen. para ajustarse a los hechos, pero todavía hay quienes creen que la "teoría de la megaestructura alienígena" no puede descartarse.

En el caso de las megaestructuras Tipo I, su menor tamaño las haría más difíciles de detectar. Sin embargo, estos podrían detectarse de la misma manera que los astrónomos esperan poder detectar constelaciones de satélites alrededor de exoplanetas distantes (Clarke Belts) en los próximos años.

En este sentido, los telescopios de próxima generación que permitirán la obtención de imágenes directas de exoplanetas también podrían ayudar a los científicos a detectar estructuras orbitales. Estos incluyen el Telescopio de Treinta Metros (TMT), el Telescopio Gigante de Magallanes (GMT), el Telescopio Extremadamente Grande (ELT), todos los cuales están programados para terminar su construcción en algún momento de la próxima década.

De la misma manera, el despliegue del Telescopio Espacial James Webb (JWST) y el Telescopio de Levantamiento Infrarrojo de Campo Amplio (WFIRST) en la próxima década facilitará la detección de firmas infrarrojas a gran escala a años luz de distancia, lo que podría indicate the presence of Type II megastructures.

And thanks to the recently-retired Kepler Space Telescope and current missions like the Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), scientists are able to gather light curves from thousands of stars at a time, all of which are monitored closely for possible transits.

With all of these instruments at our disposal, an army of astronomers and countless citizen scientists, we will not be alone in the Universe forever. If there are any Type I, Type II, or even more civilizations out there, we will sniff them out... sooner or later!

*A special shout out to Neil Blevin for much of the cool artwork in this article. You can find his work here - ArtOfSoulburn (DeviantArt)

Sources:

  • Wikipedia - Megastructures
  • LarryNiven.net - Megastructures
  • Larry Niven - Bigger than Worlds
  • EarthSky - What is a Dyson Sphere?
  • Centauri Dreams - The Star as Starship
  • NSS - Stanford Torus Space Experiment
  • Listverse - Top 10 Theoretical Megastructures
  • Universe Today- What are Alien Megastructures?
  • Scientific American - Are We Really the Smartest Kid on the Cosmic Block?


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