In den 1960er Jahren schlug der Physiker und Universalgelehrte Freeman Dyson die Idee vor, sogenannte Dyson-Sphären zu erschaffen. Er ging davon aus, dass eine ausreichend fortgeschrittene Gesellschaft einen unstillbaren Bedarf an Raum und Energie hätte. Wenn sie fleißig genug wäre, könnte sie beide Probleme lösen, indem sie einen Planeten zerlegt und ihn in eine massive Kugelschale verwandelt. Diese Kugel würde den Stern umkreisen, eine Oberfläche bieten, die Milliarden von Planeten entspricht, und enorme Mengen an Sonnenenergie absorbieren. Dyson berechnete, dass eine Schale aus einem Planeten von Jupitermasse die Sonne vollständig umschließen und sie auf einer Umlaufbahn umkreisen könnte, die in etwa der Erdumlaufbahn entspricht. Die Schwerkraft innerhalb der hohlen Schale ist jedoch neutralisiert, was bedeutet, dass die Schale nicht an den Stern gebunden ist. Beide können sich unabhängig voneinander bewegen, sodass der Stern, der die Dyson-Sphäre enthält, bald mit der Schale kollidieren und sie zerstören würde.
Die Idee der Dyson-Sphäre, die 1960 erstmals vom Physiker Freeman Dyson vorgeschlagen wurde, besagt, dass eine ausreichend fortgeschrittene Zivilisation (mindestens eine Zivilisation vom Typ II auf der Kardaschow-Skala) die Energie ihres Sterns nutzen könnte, indem sie eine Art Kokon erschafft, der einen Großteil der vom Stern abgegebenen Energie auffängt. Im Laufe der Jahre hat sich das Konzept der Dyson-Sphäre weiterentwickelt und umfasst nun eine Vielzahl potenzieller Konstruktionen, darunter Ringe, Blasen und Schwärme (eine Konstellation von Satelliten, die die Energie des Sterns ernten).
Die Grundidee ist, dass technologisch überlegene außerirdische Zivilisationen gigantische Strukturen um ihre Zentralsterne oder Schwarzen Löcher errichten könnten, um deren immense Energie zu nutzen und ihre Zivilisationen weiterzuentwickeln. Die extremste Form dieser Megastrukturen wäre eine massive Kugel, die einen ganzen Stern umschließt, während kompaktere Varianten Ringstationen und Schwärme riesiger Spiegel umfassen könnten.
Dyson-Sphären, hypothetische Megastrukturen, mit denen hochentwickelte außerirdische Zivilisationen einen Stern umschließen und seine Energie nutzen könnten, weisen einen fatalen Mangel auf: Sie sind extrem instabil. Doch nun behauptet ein Ingenieur, einen Weg gefunden zu haben, diese Strukturen zu stabilisieren – und dafür benötigt er lediglich zwei Sterne. In einer am 29. Januar 2025 in der Fachzeitschrift „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society“ veröffentlichten Studie beschreibt der Ingenieur Colin MacInnes von der Universität Glasgow eine theoretische Methode zur Stabilisierung einer Dyson-Sphäre. Das Geheimnis liegt darin, dass sie ein System aus mindestens zwei Sternen erfordert.
McInnes suchte zunächst nach Punkten innerhalb des Doppelsternsystems, an denen eine stabile Dyson-Sphäre existieren könnte, an denen die Sphäre an Ort und Stelle bliebe und die auf sie wirkenden Gravitationskräfte gleichmäßig wären. Er fand eine Konfiguration, in der die Sphäre beide Sterne umschließen würde. Diese Situation war jedoch nur mäßig stabil und würde wahrscheinlich dasselbe Problem wie im Fall eines Einzelsterns aufweisen.
Ein weiterer Stabilitätspunkt tritt ein, wenn die Kugel unabhängig kreist und keinen Stern umkreist. Dies mag zwar für Raumstationen nützlich sein, bietet aber nicht dieselben Vorteile bei der Energiegewinnung wie die Nutzung eines Sterns.
Illustration einer Dyson-Sphäre um einen Stern. Mark Ward/Stocktrek Images/Getty
McInnes fand jedoch eine stabile und nützliche Konfiguration. Dies ist nur in Doppelsternsystemen möglich, in denen ein Stern deutlich kleiner ist als der andere. In diesem speziellen Fall kann eine Dyson-Sphäre den kleineren der beiden Sterne umkreisen. Die Bewegung des kleineren Sterns wirkt wie ein Gravitationsanker und hält die Dyson-Sphäre in derselben Umlaufbahn um den größeren Stern, wodurch eine katastrophale Kollision verhindert wird.
Es gibt jedoch einige Einschränkungen. Der kleinere Stern darf nicht mehr als ein Zehntel der Masse seines größeren Begleiters besitzen, da sonst der Gravitationsgleichgewichtspunkt verschwindet. Außerdem muss die Kugel im Vergleich zu den beiden Sternen extrem leicht und dünn sein, da sonst ihre eigene Gravitation die Dynamik des Systems stört und dessen Stabilität beeinträchtigt.
Und natürlich ignoriert diese Analyse jegliche praktische technische Überlegungen, wie zum Beispiel die Spannungen und Belastungen, denen die Kugel ausgesetzt sein könnte, oder wie man das Ganze überhaupt bauen könnte.
Auch wenn es unwahrscheinlich ist, dass die Menschheit in ferner Zukunft – oder überhaupt jemals – eine Dyson-Sphäre bauen wird, trägt diese Forschung zur Suche nach außerirdischen Zivilisationen bei. Vermutlich wäre eine ausreichend fortgeschrittene Zivilisation bereits vor dem Bau ihrer Dyson-Sphäre zu demselben Schluss gekommen, weshalb wir nicht in der Nähe isolierter Sterne nach ihnen suchen sollten.
Stattdessen könnten Wissenschaftler nach großen, hellen Sternen mit einem diffusen Infrarot-Begleiter suchen – ein verräterisches Zeichen dafür, dass Wärme aus der Dyson-Sphäre um den kleineren Stern des größeren Begleiters entweicht.
Seit über einem halben Jahrhundert rätseln Wissenschaftler, ob die Suche nach technologischen Signaturen, ähnlich den Dyson-Sphären fortgeschrittener Zivilisationen, uns helfen könnte, intelligentes Leben anderswo im Universum aufzuspüren. Zwei Studien aus dem Jahr 2024 werden Daten von Sternenbeobachtungssatelliten analysieren, um ein Rahmenwerk zu entwickeln, mit dem sich Fehlalarme und mögliche natürliche Erklärungen bei dieser Suche ausschließen lassen.
Jede Studie fand Hinweise darauf, dass nur wenige der Millionen beobachteten Sterne eine Überschussstrahlung aufweisen, die mit potenziellen Dyson-Sphären vereinbar ist, und dass diese nicht ohne Weiteres durch ein natürliches Phänomen erklärt werden kann.
Die Suche nach außerirdischem Leben hat viele Formen: von der Suche nach erdähnlichen Planeten über die Suche nach Sternen mit sonnenähnlichen Eigenschaften bis hin zum Aufspüren außerirdischer Signale. Doch seit über 60 Jahren konzentriert sich eine Art der Suche nach außerirdischem Leben auf die Idee der Dyson-Sphäre.
Einen Stern zu finden, der alle Kriterien erfüllt, unter den Millionen von Sternen, die von Projekten wie dem Gaia-Satelliten, dem Wide-Area Infrared Survey (WASE) und dem Two-Micron All-Sky Survey (2MASS) beobachtet wurden, ist noch schwieriger als die Suche nach der Nadel im Heuhaufen. Doch diese beiden unabhängigen Studien haben sich dieser Herausforderung gestellt und viele vielversprechende Kandidaten gefunden.
Die erste Studie, unter der Leitung von Doktorand Matias Suazo von der Universität Uppsala (Schweden), ist die zweite Veröffentlichung im Rahmen des Hephaestus-Projekts. Dessen Mission beschreibt sich als „Suche nach außerirdischer Intelligenz anhand indirekter Anzeichen von Astroengineering“. Durch die Analyse optischer und infraroter Daten der genannten Satelliten entwickelte das Team eine umfassende Methode zur Datenanalyse und zur Identifizierung potenzieller Dyson-Sphären und ihrer technologischen Signaturen. Die Ergebnisse wurden zur Veröffentlichung in der Fachzeitschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society am 6. Mai 2024 angenommen.
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„Diese Struktur wird überschüssige Wärme in Form von mittelwelliger Infrarotstrahlung abgeben, deren Intensität neben dem Fertigstellungsgrad der Struktur auch von ihrer effektiven Temperatur abhängt“, schreiben Suazo und seine Kollegen in ihrer Veröffentlichung. „Um potenzielle Kandidaten für Dyson-Kugeln zu identifizieren, wurde ein spezielles Programm entwickelt, das darauf abzielt, Quellen mit anomalen Überschüssen an Infrarotstrahlung aufzuspüren, die keiner bekannten natürlichen Quelle solcher Strahlung zugeordnet werden können.“
cockada/Getty Images
Dieser Prozess umfasste das Aussortieren von Kandidaten mit Nebelsignaturen (da diese häufig zu falsch-positiven Ergebnissen führten), die Analyse des Signal-Rausch-Verhältnisses und Untersuchungen von Wasserstoff-Alphateilchen sowie eine gründliche Analyse vieler weiterer bekannter falsch-positiver Ergebnisse in den Gaia-WISE-Daten. Ausgehend von beeindruckenden fünf Millionen Objekten reduzierte dieser Workflow die Anzahl auf nur sieben besonders interessante Kandidaten.
„Alle Quellen sind eindeutige Quellen im mittleren Infrarotbereich, ohne offensichtliche Verunreinigungen oder Signaturen, die auf einen eindeutigen Ursprung im mittleren Infrarotbereich hindeuten“, heißt es in der Studie. Die Autoren merkten jedoch auch an, dass einige natürliche Ursachen letztendlich selbst diese vielversprechenden Kandidaten ausschließen könnten. „Das Vorhandensein warmer Trümmerscheiben, die unsere Kandidaten umgeben, bleibt eine plausible Erklärung für den Infrarotüberschuss unserer Quellen.“
Mindestens sieben Sterne in der Milchstraße weisen laut Wissenschaftlern Anzeichen für die mögliche Existenz einer hypothetischen, hochentwickelten außerirdischen Technologie auf, die als Dyson-Sphäre bekannt ist. Obwohl Forscher nicht mit absoluter Sicherheit sagen können, ob diese Sterne die Heimat intelligenter Zivilisationen sind, werden sie zweifellos das Interesse von Wissenschaftlern wecken, die nach außerirdischem Leben im Weltraum suchen.
Alle sieben in der Studie identifizierten Sterne gehören zur Klasse der M-Zwerge – Hauptreihensterne, die kleiner und lichtschwächer als die Sonne sind. Wie die Forscher in der Studie schreiben, befinden sie sich alle innerhalb von 1.000 Lichtjahren von der Erde.
Dyson-Kugel. capnhack
Eine zweite Studie, die von der International School for Advanced Studies in Italien durchgeführt wurde, fand gleichzeitig 53 Kandidatensterne mit übermäßigen Messungen im mittleren Infrarotbereich. In beiden Fällen ist es jedoch möglich, dass extreme Trümmerscheiben, die sich nach planetaren Kollisionen bilden, diese Ergebnisse ebenfalls erklären könnten.
Bei der Suche nach Erklärungen für so theoretische kosmische Phänomene wie die Dyson-Sphären ist es wichtig, alle weniger überzeugenden Erklärungen auszuschließen, bevor man sich mit außerirdischem Leben auseinandersetzen kann. David Hogg, Koautor der zweiten Studie, erklärte gegenüber New Scientist, dass die wahrscheinlichste Erklärung weiterhin natürlicher Natur sei. „Es könnte sich um ein äußerst seltenes Ereignis handeln, wie die Kollision zweier Planeten, bei der eine enorme Menge an Materie entsteht.“
Wie die Autoren feststellten, erklären die bestehenden wissenschaftlichen Theorien die in den Sternen festgestellte erhöhte Strahlung nicht. Astronomen planen, diese Objekte mit leistungsstärkeren Teleskopen zu untersuchen, um das Vorhandensein dieses hypothetischen Zeichens außerirdischen Lebens zu bestätigen.
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