O que é uma Esfera de Dyson?

Como seres humanos (e extraterrestres) poderiam captar e utilizar a energia de uma estrela com máxima eficiência?
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A Esfera de Dyson é uma daquelas ideias que se originaram na literatura de ficção científica e, depois, assunto de pesquisa pela ciência real. A primeira descrição de algo parecido com uma Esfera de Dyson surgiu na obra “Star Maker”, de Olaf Stapledon, publicada em 1937. Posteriormente, esse conceito foi explorado e se popularizou com um artigo publicado por Freeman John Dyson na revista científica Science em 1960 intitulado “Search for Artificial Stellar Sources of Infrared Radiation”.

Comparação do tamanho da Terra e Júpiter com o Sol
Tamanho da Terra, comparado com o Sol.

Como um planeta é extremamente pequeno perto de uma estrela e uma estrela emite radiação para todas as direções, apenas uma minúscula fração de sua energia atinge o planeta, e uma fração menor ainda é convertida em energia elétrica — afinal, nem toda a superfície do planeta é coberta com painéis solares. Então, Dyson especulou que uma mega-estrutura hipotética poderia ser construída ao redor de uma estrela para absorver a maior quantidade possível de sua energia. Uma Esfera de Dyson. Essa energia poderia ser usada por uma civilização avançada com altíssima demanda energética que, de outra forma, seria impossível de se gerar em um único planeta.

A estrutura de uma Esfera de Dyson

Esfera de Dyson arranjada em anéis
Uma Esfera de Dyson pode se consistir em diversos satélites individuais ou anéis ao redor de uma estrela.

Apesar de imaginarmos uma esfera fechada, como uma concha, existem diversos arranjos para uma Esfera de Dyson: uma série de satélites individuais em um padrão esférico ao redor de uma estrela; estruturas em forma de anéis; ou realmente uma esfera fechada absorvendo 100% da energia da estrela (essa última, caracterizada como impossível pelo próprio Freeman Dyson).

Existe uma série de implicações científicas na construção de uma Esfera de Dyson, sendo a mais evidente delas a quantidade de matéria-prima. Planetas inteiros deveriam ser destruídos devido à quantidade de metal necessária para a construção de uma estrutura desse porte.

Imagine uma Esfera de Dyson de 200 milhões de km de diâmetro. Essa esfera teria uma área de superfície de 1,25 × 1017 (125 quatrilhões) de quilômetros quadrados (A = 4πr2). Se a esfera tiver uma parede de 1 km de espessura, apesar de 99,999997% da estrutura ser espaço vazio, seu volume construído seria equivalente a 116.000 planetas Terra.

O segundo ponto é que uma estrela produz ventos solares e radiação. Uma esfera ao redor de uma estrela passaria certamente por problemas devido à pressão exercida pela radiação de uma estrela e as forças gravitacionais. O nível de controle também seria altíssimo. Qualquer parte da esfera que saia descontrolada (ao ser atingida por um cometa, por exemplo) poderia atingir outra, criando uma reação em cadeia catastrófica em escala inimaginável.

Esfera de Dyson arranjada como satélites individuais (enxame)
Outro arranjo para uma Esfera de Dyson, com uma rede de satélites individuais em um padrão esférico.

Além disso, uma vez captada, essa energia precisa ser transmitida para um planeta, lua ou estação espacial, mas o tamanho de um receptor é microscópico perto dessa rede de tamanho colossal. Como fazer isso eficientemente?

Em busca das Esferas de Dyson

Esfera de Dyson

Já na ciência real, buscar por algum sistema estelar que indique a presença de tecnologia é uma forma indireta de encontrar vida e civilizações tecnologicamente avançadas. Como as Esferas de Dyson são gigantescas e modificam todo um sistema planetário, elas poderiam ser detectadas daqui da Terra.

A luz é emitida pela estrela, absorvida e reemitida pela esfera, portanto, a técnica de espectroscopia pode ser usada. Essa radiação eletromagnética reemitida mostraria uma assinatura diferente devido à presença de ligas ou metais não presentes naturalmente na atmosfera da estrela. Se o percentual de metal detectado for grande o suficiente, poderá indicar a presença de enormes estruturas artificiais ao redor dessa estrela.

Espectroscopia do James Webb da atmosfera de um planeta
Astrônomos usam a espectroscopia para determinar a composição química de uma estrela, nebulosa ou atmosfera de planeta. Qualquer metalicidade fora do normal para uma classe de estrela poderia indicar a presença de uma civilização tecnologicamente avançada.

Segundo Freeman Dyson, a energia poderia ser transportada e utilizada de forma eficiente por meio da radiação infravermelho-distante. Então, buscar por intensas emissões nessa faixa do espectro poderiam indicar a existência de uma Esfera de Dyson ao redor de uma estrela.

No imaginário da ficção científica

Esfera de Dyson em um episódio de Star Trek
Esfera de Dyson no episódio “Relics”, de Jornada nas Estrelas: A Nova Geração (1992).

Em Jornada nas Estrelas: A Nova Geração, no episódio “Relics” (1992), a tripulação da Enterprise encontra uma Esfera de Dyson abandonada ao receber o chamado de socorro de uma pequena nave acidentada em sua superfície externa.

O livro Ringworld (1970), do autor Larry Niven, é um clássico da literatura de ficção que descreve uma mega-estrutura em forma de anel ao redor de uma estrela, com diâmetro igual a da órbita da Terra e com a face interna do anel habitável. A estrutura narrada nessa obra serviu de inspiração para a saga de jogos Halo.

The Mote in God’s Eye, de Larry Niven e Jerry Pournelle (1974) narra uma série de habitats espaciais orbitando uma estrela em um padrão esférico, como uma Esfera de Dyson.

Apesar de possíveis de serem construídas por uma civilização de Tipo II da Escala de Kardashev (lembrando que ser possível não significa ser viável), por ora, as Esferas de Dyson permanecem apenas no reino da ficção científica.

Quer citar este post?

HOSTI, B. P. O que é uma Esfera de Dyson?. Espaço-Tempo, 2024. Disponível em: https://www.espacotempo.com.br/o-que-e-uma-esfera-de-dyson. Acesso em: 23 jul. 2024.

Brunno Pleffken Hosti

Professor. Graduado em Física pela Pontifícia Universidade Católica do Paraná (PUCPR). Extensão em Astrofísica pelo IAG/USP e pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). Pesquisador nas áreas de astrofísica observacional e espectroscopia.