Corte de una «concha de Dyson», variación de la idea original de esfera de Dyson con un radio de 1 UA.

Una esfera de Dyson es una hipotética megaestructura propuesta en 1960 por el físico Freeman Dyson, en un artículo de la revista Science llamado «Search for artificial stellar sources of infra-red radiation». Tal esfera de Dyson es básicamente una cubierta esférica de talla astronómica (es decir, con un radio equivalente al de una órbita planetaria) alrededor de una estrella, la cual permitiría a una civilización avanzada aprovechar al máximo la energía lumínica y térmica del astro.

Aunque el mérito se asocia a Freeman Dyson una idea similar fue propuesta en 1937 en una obra de ficción (Hacedor de estrellas de Olaf Stapledon). Dyson no entra en demasiados detalles sobre la construcción de tal megaestructura, pero sí discute sobre las propiedades térmicas de tal ingenio, de modo que sugiere a los astrónomos buscar tales características en cuerpos celestes y así detectar civilizaciones extraterrestres avanzadas.

Propiedades

Una estrella contenida en una esfera de Dyson no sería visible directamente, aunque la esfera en sí generaría radiación infrarroja equivalente a la energía generada por el astro, debido al calentamiento en su cara interna. Además al estar compuesta de cuerpos sólidos, la esfera de Dyson tendría un espectro similar al de un cuerpo negro.

Tipos de esfera de Dyson

La esfera de Dyson de tipo enjambre.

Enjambre

El único tipo de esfera de Dyson físicamente plausible, y que se acerca a la idea que tenía el propio Freeman Dyson, podría efectuarse por medio de una multitud de cuerpos en órbita de la estrella, cuerpos que pueden ser el equivalente de los colectores solares contemporáneos aunque a escala mucho mayor, y que al tener suficiente densidad podría cubrir efectivamente la totalidad de la luz de dicha estrella. Se ha demostrado que el enjambre de Dyson es estable pues cada porción es físicamente independiente y está en órbita del astro principal, y los materiales necesarios para construirlo (salvo su ingente cantidad) no tienen características de unobtainium.

La esfera de Dyson de tipo burbuja.

Burbuja

La esfera de Dyson de tipo burbuja es una variante del enjambre, en la cual los colectores solares se mantienen a una posición estática con respecto al astro principal por medio de la presión de la luz solar. En este tipo de esfera de Dyson, los colectores solares serían el equivalente de velas solares, pero en las cuales la presión lumínica sirve para contrarrestar la gravedad de la estrella, y para mantener el colector en una misma posición.

Este tipo de esfera de Dyson requiere mucha menos masa para su construcción que el enjambre debido a que los colectores deben tener una baja relación entre masa y el área, para ser efectivos como velas solares.

Un anillo Dyson, la forma más simple de un enjambre Dyson.

Sólida

Éste es el tipo de esfera de Dyson favorita de los escritores de ciencia ficción: una estructura sólida y en un solo bloque que rodea una estrella. Varios autores, entre ellos el mismo Freeman Dyson, han señalado que tal estructura es físicamente imposible, en primer lugar por las enormes tensiones que debería soportar el material con que la construyeran (incluso si ésta estuviera relativamente inmóvil y no rotase). Además la estructura sería inestable, al no estar realmente en órbita alrededor del astro principal. Para poder simular la fuerza de gravedad (y esto sólo en las regiones ecuatoriales), sería necesario hacerla girar, lo cual agravaría las tensiones que el material debería soportar.

Búsqueda de inteligencia extraterrestre

Dyson especuló con que las civilizaciones extraterrestres suficientemente avanzadas seguirían probablemente un patrón de consumo de energía similar al de los seres humanos, y construirían su propia esfera de colectores. Construir tal sistema haría de esa civilización una del tipo II Kardashov.^[1]

La existencia de tal sistema de colectores alteraría la luz emitida por la estrella, porque los colectores absorberían y re-irradiarían su energía.^[2] La longitud de onda de la radiación emitida por los colectores sería determinada por los espectros de emisión de los materiales con que estuviesen hechos y por su temperatura. Puesto que parece que estos colectores estarían compuestos por elementos pesados no encontrados normalmente en los espectros de emisión de su estrella central - o por lo menos no en la luz emitida en las energías relativamente bajas con respecto a la que el sistema estaría emitiendo como núcleos libres en la atmósfera estelar - habría longitudes de onda de luz del espectro emitido por el sistema estelar. Si el porcentaje de la emisión de la estrella filtrada o transformada así por esta absorción y re-radiación fuese significativo, podría ser detectado desde distancias largas.^[2]

Dada la cantidad de energía disponible por metro cuadrado a una distancia de 1 AU del sol, es posible calcular que la mayoría de las sustancias conocidas estarían irradiando energía en la parte infrarroja del espectro electromágnetico. Así, una esfera de Dyson construida por formas de vida no disímiles a los seres humanos que morasen en proximidad a un gemelo solar, construida con materiales similares a los disponibles por los seres humanos, causaría muy probablemente un aumento en la cantidad de radiación infrarroja en el espectro emitido por el sistema de la estrella. Por lo tanto, Dyson seleccionó el título «búsqueda para las fuentes estelares artificiales de la radiación infrarroja» para su publicación.^[2]

SETI ha adoptado estas asunciones en su búsqueda, buscando tales espectros «pesados» infrarrojos de análogos solares. En 2005 Fermilab puso en marcha un examen para tales espectros, analizando datos del satélite astronómico infrarrojo (IRAS).^[3]

Esferas de Dyson en la cultura popular

Aunque el hecho que la esfera de Dyson sólida sea exclusivamente un ejercicio mental para los físicos, no ha disuadido a los escritores de utilizarlas en varias ocasiones. Tal y como Larry Niven, que propone una megaestructura intermedia entre la esfera de Dyson y el anillo orbital: el Mundo Anillo, aunque en ese caso, el mismo Niven propone como material de construcción el scrith, que es también un ejemplo clásico de unobtainium.

En la novela Las naves del tiempo de Stephen Baxter (continuación oficial de La máquina del tiempo de H. G. Wells) el viajero regresa al año 802.701, pero los morlocks que encuentra no son las entidades malvadas y subhumanas de la primera novela, sino una raza superavanzada que habita una esfera Dyson.

Ya dentro de la literatura de ciencia-ficción española cabe destacar La Saga de Akasa-Puspa, del escritor valenciano Juan Miguel Aguilera, cuyo tema central es el descubrimiento y exploración de una esfera Dyson del tipo «enjambre», formada por millones de asteroides en órbita sobre los que crece una vegetación diseñada genéticamente para adaptarse al vacío. La saga está compuesta por las novelas Mundos en el abismo, Hijos de la eternidad y Mundos y demonios.

También aparece una esfera Dyson en el capítulo «Reliquias» de la sexta temporada de la serie de ciencia ficción Star Trek: La Nueva Generación. En dicho capítulo, la nave Entreprise se adentra en una esfera Dyson que ha sido abandonada por sus constructores debido a que la estrella de su interior se volvió inestable.

Gran parte de la trama del videojuego Halo: Combat Evolved se desarrolla en una estructura orbital, que muchos confunden con un anillo de Dyson, principalente por su forma anular. Pese a eso, el abundante material escrito y los videojuegos, deja bien en claro que son realmente estaciones espaciales anulares gigantescas (de miles de kilómetros de diámetro) en órbita alrededor de planetas. En la serie de libros de La Cultura, de Iain M. Banks, los halos son más cercanos a los orbitales.^[4]

El manga Blame! se desarrolla en La Ciudad, antiguamente conocida como el planeta Tierra; en un futuro muy lejano, donde la evolución y la creciente necesidad de energía llevan a expandir el planeta a tal punto que la estructura completa del mismo excede en diámetro a la órbita de Júpiter.

Notas

Referencias

• Dyson, F. J.: «Search for artificial stellar sources of infrared radiation» (pp. 1667-1668), en revista Science, vol. 131, n.º 3414, 1960.
• Dyson, F. J.: «The search for extraterrestrial technology», en R. E. Marshak (editor): Perspectives in modern physics. Nueva York: John Wiley & Sons, 1966.