ダイソン球

ダイソン球は、恒星を囲み、その出力の大部分を捕捉する架空の巨大構造物である。^{[1] [2] [3]}この概念は、宇宙を航行する文明が、そのエネルギー要件が母惑星の資源のみから生成できる量を超えた場合に、どのようにしてその要件を満たすかを想像しようとする思考実験である。恒星のエネルギー放出のごく一部のみが軌道を周回する惑星の表面に到達するため、恒星を取り囲む構造物を建設することで、文明ははるかに多くのエネルギーを収穫することができるようになる。

このような構造を現代で初めて想像したのは、オラフ・ステープルドンのSF 小説「スターメーカー」 (1937 年) でした。この概念は後に物理学者フリーマン・ダイソンによって 1960 年の論文「人工恒星赤外線源の探索」で探求されました。ダイソンは、このような構造は技術文明のエネルギー需要の増大の当然の帰結であり、その長期的な存続に必要不可欠であると推測しました。天文学的な探索でこのような球体の特徴が検出されれば、地球外知的生命体の指標となるでしょう。

ダイソンの論文以来、人工構造物または一連の構造物を含む恒星を囲むさまざまな設計が探究工学で提案されたり、サイエンス フィクションで説明されたりしており、多くの場合「ダイソン球」という名前で呼ばれています。フィクションの描写では、恒星を囲む物質の固体殻が描かれることがよくありますが、これはダイソン自身が不可能だと考えていた配置です。

物理学者で数学者のフリーマン・ダイソンは、オラフ・ステープルドンの1937年のSF小説『スターメーカー^{』 [4]に触発され、1960年の}サイエンス誌の論文「人工恒星赤外線源の探索」で「ダイソン球」として知られる概念を初めて公式化した。ダイソンは、高度な技術文明のエネルギー要件が増加するにつれて、地元の恒星から大規模にエネルギーを体系的に収集する必要がある時が来ると理論化した。彼は、恒星の周りを周回し、エネルギーを傍受して収集するように設計された構造物のシステムを介してこれを行うことができると推測した。彼は、この構造によって星の光を遠赤外線に大規模に変換するため、地球を拠点とした赤外線源の探索により、知的生命を支える恒星を特定できると主張した。^[5]

ダイソンは、そのようなシステムがどのように構築されるかについては詳しく述べず、論文の中では単に「シェル」または「バイオスフィア」と呼んでいる。後に彼は、固体構造を念頭に置いていなかったことを明確にし、「恒星を囲む固体シェルやリングは機械的に不可能です。私が思い描いた「バイオスフィア」の形は、恒星の周りを独立した軌道で移動する物体の緩い集合体または群れで構成されています。」と述べた。 ^{[6]このような概念は、しばしば}ダイソンスウォームと呼ばれてきました。^[7]しかし、2013年にダイソンは、この概念が自分の名前にちなんで名付けられたことを後悔していると述べました。^[8]

遠方の恒星の周囲にあるダイソン型のエネルギーコレクターは、恒星からエネルギーを吸収し、再放射する。このような再放射されたエネルギーの波長は、恒星内に自然に存在しない重元素の存在により、恒星のスペクトル型としては異例である可能性がある。このような異例の波長の割合がかなり大きい場合、星間距離でエイリアンの巨大構造が検出される可能性がある。^[5] これは、タイプIIカルダシェフ文明と呼ばれるものの存在を示している可能性がある。^[9]

SETIは、フェルミ国立加速器研究所と同様に、太陽類似体からそのような赤外線を多く含むスペクトルを探してきました。^{[10] [11]}フェルミ国立加速器研究所は、17の潜在的な「曖昧な」候補を発見しましたが、そのうち4つは2006年に「面白いが、まだ疑問が残る」と言われました。^[10]その後の探索でも、いくつかの候補が見つかりましたが、すべて未確認のままです。^{[12] [13] [14]}

2015年10月14日、プラネットハンターズの市民科学者がKIC 8462852という恒星の異常な光変動を発見し、ダイソン球が発見されたのではないかという憶測がマスコミを賑わせた。^{[15] [16]}しかし、その後の分析では、結果は塵の存在と一致することが示された。^{[17] [18]} 2024年のさらなるキャンペーンでは、ダイソン球の候補となる可能性のあるものが7つ特定されたが、さらなる調査が必要だと言われた。^{[19] [20]}

ダイソン球システムは理論的には可能だが、太陽の周りに安定した巨大構造物を建設することは、現時点では人類の工学能力をはるかに超えている。完全なダイソン球を入手、伝送、維持するために必要な宇宙船の数は、現在の産業能力を超えている。ジョージ・ドヴォルスキーは、比較的近い将来にこの制限を克服するために自己複製ロボットの使用を提唱している。 ^{[21]ダイソン球の居住地は}白色矮星^[22]やパルサー^[23]の周りに建設できると示唆する人もいる。

恒星エンジンは、恒星から有用なエネルギーを抽出することを目的とした架空の巨大構造物であり、特定の目的で使用されることもある。例えば、マトリョーシカ脳は計算用のエネルギーを抽出するために提案されており、シュカドフスラスタは推進用のエネルギーを抽出する。提案されている恒星エンジンの設計の中には、ダイソン球をベースにしたものもある。^{[24] [25]}

2024年5月から6月にかけて、星間ダイソン球の兆候が発見されたのではないかという憶測が広まった。地球から1000光年以内に位置する7つの注目天体は、太陽よりも小さく、明るさも弱いM型矮星である。しかし、発見者の著者らは誇張した主張をしないように注意していた。 ^[26]それにもかかわらず、多くのメディアがこの話を取り上げた。発見された赤外線は遠くの塵に覆われた銀河によるものだという提案など、それほど空想的ではない代替説明もなされている。^{[27] [28] [29]}

ダイソン球の概念の前身は、1937年のオラフ・ステープルドンの小説『スター・メーカー』^{に登場した。 [1]}ステープルドンは、その中で「すべての太陽系は光の網で囲まれており、逃げる太陽エネルギーを知的利用のために集中させている」と描写している。^[30]ダイソンはこの本からインスピレーションを得て、「ステープルドン球」の方がこの概念にふさわしい名前だと提案した。^[31]架空のダイソン球は、典型的には問題の星の周囲に連続した殻を形成する固体構造であるが、ダイソン自身はその可能性は機械的に信じ難いと考えていた。^{[2] [3]これらは、}ビッグ・ダム・オブジェクトとして知られるタイプのプロット装置として使用されることがある。^[32]

ダイソン球は、エイリアンが複数の星をこのように取り囲むフリッツ・ライバーの1964年の小説『放浪者』など、多くのフィクション作品の背景要素として登場する。[ 1 ] [ 32 ^{] [ 33]ダイソン球は、}フレデリック・ポールとジャック・ウィリアムソンによる1975年から1983年の書籍シリーズ『カッコーの物語』に描かれており、ボブ・ショウの1975年の小説『オービッツビル』とその続編の舞台となっている。^{[2] [3]}テレビ番組『新スタートレック』の1992年のエピソード「Relics 」では、^[34] USSエンタープライズ号が放棄 されたダイソン球に閉じ込められていることに気づく。^{[35] [36]} 2011年のインタビューで、ダイソンは、描かれた球体は「ナンセンス」だと思ったものの、エピソードを楽しんだと述べた。^{[37]小説版を書いた}マイケル・ジャン・フリードマンは、テレビ版ではダイソン球は事実上マクガフィンであり、物語の中では「それについて何も語られていない」と指摘し、小説版ではそのプロット要素を肉付けすることにした。^{[38] : ix}

その他のSF小説の例には、トニー・ロスマンの『世界は丸い』、ソムトウ・スチャリットクルの『インクイジター』シリーズ、ティモシー・ザーンの『スピナレット』、ジェイムズ・ホワイトの『連邦世界』、スティーヴン・バクスターの『タイム・シップ』、ピーター・F・ハミルトンの『パンドラの星』などがある。^{[1] : 133}ダイソン球の概念のバリエーションには、ラリー・ニーヴンの1970年の小説『リングワールド』に登場する単一の円形の帯、^{[3] [39] [40] 、}グレゴリー・ベンフォードとニーヴンの2012年の小説『ボウル・オブ・ヘブン』に登場する半球、^{[2] [3] 、}コリン・カップの1980年代の『ケージワールド』シリーズとブライアン・ステイブルフォードの1979～1990年の『アスガルド』三部作 に登場する入れ子になった球体（マトリョーシカ脳としても知られる）などがある。^{[1] [3]}

ステイブルフォード自身は、ダイソン球はたいていマクガフィンであるか、物語の背景に深く位置づけられていると指摘し、フリッツ・ライバーの『放浪者』やリンダ・ナガタの『欺瞞の井戸』を例に挙げている。一方、宇宙探査を扱った物語では、ニーヴンの『リングワールド』のようなバリエーションが使われる傾向がある。[ 1 ] : 133彼は^その理由を2つ挙げている。第一に、ダイソン球は扱うには大きすぎるということである。フリードマンも、彼の小説版『Relics』で球についてこれ以上踏み込まなかったのは、ページ数がわずか400ページで、執筆に4週間弱しかなかったからだと指摘した際に、この点に言及している。第二に、特にハードSFの場合、ダイソン球には物語を複雑にする特定の技術的問題があるということである。^{[1] : 133  [38] : ix}特に、このような球体の内部では重力が平衡状態にあるため（殻定理による）、物体を内部表面に付着させておくためには球体を回転させるなどの他の手段を講じる必要があり、回転極で重力勾配がゼロになるという問題が生じる。^{[1] : 133}著者らは、前述のケージワールドネスティング、ダン・オルダーソンの二重球体アイデア、ニーヴンの縮小リングワールド（「Bigger Than Worlds」で説明）など、このアイデアのさまざまな修正でこれに対処している。 ^{[1] : 133}

• アルダーソンディスク – 仮想的な人工太陽巨大構造物
• 仮想技術のリスト – 将来存在する可能性のある技術
• 恒星工学 – 恒星の仮想的な人工的改変
• タビーの星 – 異常な減光現象で知られる星

• ガン、アラステア（2022-12-29）。「ダイソン球：人間（とエイリアン）は星のエネルギーをどのように捕らえることができるか」。BBCサイエンスフォーカス。2024年3月11日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2024年3月20日閲覧。
• マン、アダム (2019-08-01)。「ダイソン球とは何か?」Space.com。2024-03-07にオリジナルからアーカイブ。2024-03-20に取得。
• Schulze-Makuch, Dirk (2014-01-29). 「ダイソン球: まだ発見されていない、おそらく不可能」.スミソニアン マガジン. 2023-09-28 にオリジナルからアーカイブ。2024-03-20に閲覧。
• ステーブルフォード、ブライアン(2004)。「ダイソン球」。SF文学の歴史辞典。スケアクロウ・プレス。p. 99。ISBN 978-0-8108-4938-9。
• スタンウェイ、エリザベス (2023-05-21)。「メガストラクチャー」。ウォーリック大学。Cosmic Stories ブログ。2023-05-26 にオリジナルからアーカイブ。2024-03-25に取得。

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ウィキメディア・コモンズには、ダイソン球に関連するメディアがあります。

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