los obstáculos de una idea, aún, teórica

La teoría de las esferas de Dyson: ¿y si envolviéramos el Sol en una gran cúpula?

El Sol es una gigantesca fuente de energía, pero desde la Tierra no podemos aprovechar todo su potencial: nos llega una minúscula fracción de su energía. ¿Podríamos llegar a aprovecharla toda?

Foto: Via: From quarks to quasars
Via: From quarks to quasars

Hace un par de semanas, internet se inundó con noticias sobre el descubrimiento de una supuesta “megaestructura extraterrestre” alrededor de una estrella que se encuentra a 1.500 años luz de distancia llamada KIC 8462852. Como siempre, la prensa estaba haciendo gala de tener el gatillo bastante flojo a la hora de hacer afirmaciones exageradas y seguramente a día de hoy ya habréis leído artículos más sensatos que explican que lo más probable es que las variaciones de luminosidad de la estrella en cuestión se deban a que está rodeada por un halo de polvo y cometas… Y no las piezas de un gigantesco puzzle alienígena. 

Aun así, una megaestructura extraterrestre no deja de ser un concepto interesante que nos permite ponernos en el lugar de una civilización mucho más avanzada que la nuestra, imaginar a qué problemas podríamos enfrentarnos e intentar solucionarlos de manera conceptual llevando al límite nuestros conocimientos sobre astronomía e ingeniería. 

Así que supongamos que la civilización humana sigue avanzando durante los próximos miles de años. Confinados sobre la superficie de la Tierra, los recursos que tenemos a nuestra disposición se irán agotando a medida que la población crezca, la tecnología avance y la demanda energética se dispare. Ante este escenario llegará el momento en el que tendremos que buscar una fuente de energía alternativa para evitar el colapso de la sociedad. 

El Sol, la fuente perfecta de energía

El Sol sería un candidato estupendo. Irradia una cantidad tremenda de energía las 24 horas del día, 365 días al año, no necesita mantenimiento y seguirá brillando de manera estable, como mínimo, durante 1.100 millones de años más. El problema es que desde la Tierra nunca podremos aprovechar todo su potencial: estando a 150 millones de kilómetros de distancia, la superficie de nuestro planeta tan sólo es alcanzada por una dos mil millonésima parte de la energía que el sol emite. Eso no significa que nos recibamos poca energía, ojo: si cometiéramos el disparate de cubrir por completo con placas solares cada pedazo de tierra firme de nuestro planeta tendríamos a nuestra disposición una cantidad de energía 5.000 veces mayor a la que producimos anualmente

El concepto fue popularizado por el físico y matemático Freeman Dyson en los 60, inspirado por las obras de ciencia-ficción de otros autores

Pero incluso esta cifra se quedaría pequeña si nuestra civilización avanzara lo suficiente. Llegado el momento, nos veríamos obligados a idear nuevas maneras de aprovechar la radiación producida por nuestra estrella de la manera más eficiente posible. ¿Y qué mejor manera de hacerlo que construir una gigantesca esfera hueca alrededor del sol que capture toda la energía que emite?

Esta idea no nos la ha chivado ningún viajero temporal del futuro. El concepto fue popularizado por el físico y matemático Freeman Dyson en la década de 1960, inspirado por las obras de ciencia-ficción de otros autores, por lo que pasó a conocerse como esfera de Dyson

Una idea teórica con muchos obstáculos

Pese a ser teóricamente posible, la construcción de una esfera de Dyson cae tan lejos de nuestro alcance tecnológico que resulta muy difícil imaginar los detalles de su fabricación. Lo que sí que podemos hacer es responder a algunas preguntas sobre los principios que gobernarían nuestra esfera.

Por ejemplo, ¿realmente se puede colocar una esfera hueca alrededor de una estrella? ¿Qué pasaría desde el punto de vista gravitatorio?

Esfera de Dyson (Wikipedia)
Esfera de Dyson (Wikipedia)

En principio no habría ningún problema. La influencia gravitacional neta de la esfera sobre la estrella de su interior sería nula porque, al ser una estructura simétrica, tiraría de la estrella con la misma fuerza desde todas las direcciones por igual. Incluso aunque la estrella no estuviera colocada en el centro exacto de la esfera de Dyson, seguiría sin ser atraída con más fuerza en una dirección en concreto que en otra. Hablaba con más detalle sobre este tema en esta entrada en la que desmentía la teoría de la Tierra hueca.

Pero esto plantea un problema: al estar flotando libremente por el espacio respecto a la estrella, cualquier objeto que impactara contra la estructura podría poner en movimiento la esfera de Dyson. Sin un sistema que corrigiera su velocidad de manera constante para mantenerla quieta, alguna de las paredes interiores de la esfera terminaría por chocar con la estrella y el proyecto más ambicioso de la humanidad terminaría convertido en un gigantesco anillo de chatarra dando vueltas alrededor del Sol. 

¿De dónde saldría el material?

Por suerte, podríamos evitar los problemas derivados del impacto de otros cuerpos celestes contra la esfera si antes de empezar a construir la esfera de Dyson limpiáramos el sistema solar de cometas y asteroides… Algo que tendremos que hacer de todos modos porque, ¿de dónde sacaríamos suficiente material para construir una esfera de Dyson?

Una estructura de un tamaño tan colosal requeriría una cantidad inmensa de material. De hecho, aunque desmanteláramos casi por completo el sistema solar para fabricar una esfera de Dyson del tamaño de la órbita de la Tierra nos seguiría quedando una megaestructura bastante esmirriada. Combinando la masa de todos los planetas del sistema solar, los asteroides, Plutón y los demás objetos del cinturón de Kuiper, acumularíamos suficiente material para dotar a nuestra esfera de unos 600 kilos de material por cada metro cuadrado

Combinando la masa de todos los cuerpos del sistema solar acumularíamos suficiente material para una esfera de 600 kilos de material por metro cuadrado

Y aquí viene la especulación, porque dependiendo del elemento que supongamos que corresponde a esos 600 kilos de material podremos dotar la esfera de un grosor mayor o menor. Por ejemplo, una esfera enteramente hecha de hierro tendría unos 8 centímetros de grosor. Con un material menos denso, como el diamante, ese grosor aumentaría hasta los 20 centímetros.

En la vida real los planetas no están compuestos por un solo elemento, sino por una gran variedad de compuestos químicos. Es decir, que la civilización que intentara desmantelar los planetas de su propio sistema planetario tendría que enfrentarse al reto de diseñar la esfera con una cantidad limitada de materiales distintos, algunos más resistentes o adecuados para la construcción que otros.

Las fuerzas que sufriría la esfera

Y hablando de resistencia. ¿existe algún material capaz de soportar los esfuerzos a los que estaría sometida una esfera de Dyson?

Aunque la esfera de Dyson no ejercería fuerza gravitatoria sobre la estrella, la gravedad de la estrella sí que intentaría atraer las paredes de la esfera hacia adentro, provocando fuerzas compresivas tremendas repartidas por toda la estructura podrían hacer que ésta implosionara y, de nuevo, terminase convertida en un anillo de escombros. 

Ningún material conocido sería capaz aguantar esfuerzos de esa magnitud, pero existen soluciones futuristas que podrían ayudar a reducir el estrés al que estaría sometida la estructura como, por ejemplo, colocar una serie de vehículos muy masivos que dieran vueltas alrededor del interior de la esfera, de manera que podrían transferir su fuerza centrífuga a la estructura en dirección contraria a la gravedad de la estrella, evitando hasta cierto punto su compresión

Como alternativa más realista, una civilización podría optar por construir una esfera con una pared muy fina, una burbuja de Dyson que se mantuviera hinchada por la propia presión de radiación de la estrella. Otra opción sería dejar de lado el concepto de una esfera continua y construir un enjambre de Dyson alrededor de la estrella, una nube de pequeñas estaciones recolectoras que capturaran la energía y la mandaran allá donde se necesitara en otras partes del sistema solar mediante rayos láser.

Pero estas dos últimas opciones presentan un problema: no son lo suficientemente sólidas como para vivir en ellas. 

¿Podríamos vivir en el interior de la esfera?

Parece una idea descabellada e innecesaria, pero enfoquémoslo de esta manera: la superficie interior de una esfera de Dyson del diámetro de la órbita de terrestre tendría una superficie 554 millones de veces mayor que la Tierra, así que sería un buen lugar al que recurrir si en el futuro tuviéramos problemas de espacio. El problema es que el interior de la esfera tendría que cumplir dos requisitos básicos para ser habitable: tener una temperatura decente y gravedad que mantenga los cuerpos de sus habitantes pegados al suelo.

Una esfera de Dyson de este tamaño capturaría de manera constante todo el calor emitido por el Sol hasta alcanzar una temperatura de unos 122ºC

Por un lado, una esfera de Dyson de este tamaño capturaría de manera constante todo el calor emitido por el Sol hasta que la estructura alcanzara una temperatura de unos 122ºC. O sea, que sin un sistema de refrigeración descomunal difícilmente podríamos esperar que una civilización avanzada llevara una vida normal en el interior de nuestra megaestructura.

El tema de la gravedad se podría salvar si la esfera rotara con suficiente velocidad como para que apareciera una fuerza centrífuga en la dirección contraria a la atracción gravitatoria de la estrella central. Aunque solución tan sólo generaría una fuerza gravitatoria considerable en las zonas cercanas al ecuador de la esfera de Dyson, donde la fuerza centrífuga es mayor y, además, aumentaría aún más los esfuerzos ya de por sí inimaginables a los que estaría sometida la estructura. 

¿Podrían existir esferas extraterrestres?

Dicho todo esto, ¿realmente hay alguna posibilidad de que encontremos las esferas de Dyson de otras civilizaciones inteligentes desperdigadas por el espacio?

En teoría, una civilización muy avanzada podría construir una esfera de Dyson sin problemas. Y más si lo hiciera alrededor de una estrella pequeña, como una enana blanca.

¿Cómo de avanzada? No lo sabemos, pero la comunidad científica lo considera un escenario suficientemente realista como para que exista un programa que rastrea en el cielo en busca de señales de radiación infrarroja que tengan las marcas de haber sido emitidas por un objeto caliente compuesto por elementos pesados igual que lo haría una estructura de este calibre. Hasta ahora se han analizado unas 250.000 fuentes de emisión y entre ellas se han encontrado 17 señales “débiles” o “ambiguas” que podrían corresponder al perfil que cabría esperar de una esfera de Dyson. ¿Es posible que en el futuro alguna de esas señales revele que no estamos solos en el universo? No nos queda más remedio que esperar para salir de dudas.

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