Megaestructuras: Esfera de Dyson y la soledad del universo

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1. Introducción

En esta ocasión trataremos la esfera de Dyson, su historia, principios teóricos, tipologías, representación en los medios… La esfera de Dyson es una obra de ingeniería fascinante que para muchos puede ser la clave para encontrar vida inteligente de origen extraterrestre. Para otros es simplemente un elemento más de la ciencia ficción. Aquí abordaremos el tema lo más neutral posible para que el lector valore por sí mismo a lo largo de este fascinante artículo.

Se advierte que el concepto de esfera de Dyson puede analizarse por medio de dos prismas diferentes. En uno, veríamos la esfera como la construcción de una raza inteligente fuera de nuestro planeta que podría ser indicador inequívoco de su existencia. En otro, nos veríamos a nosotros mismos como civilización capaz de realizar tamaña proeza de ingeniería. En cierto punto, ambos prismas pueden encontrarse, de tal forma que la historia de uno de ellos sea el presagio del futuro del otro.

2. Cuestiones previas: filosofía y vida inteligente extraterrestre

Los planteamientos sobre la posibilidad de que exista vida fuera de la Tierra afloran incluso en la curiosidad común, aunque no queda relegado únicamente a una pregunta especulativa para pasar una tarde de amigos y cervezas fabricando respuestas explicativas a cual más excéntrica. El campo científico también se ha planteado estas preguntas, y asimismo ha abordado la problemática en un intento de contestarlas.

La NASA tiene multitud de proyectos e investigaciones que tienen a la base el objetivo de encontrar alguna forma de vida fuera de la Tierra. Se han analizado muestras procedentes de asteroides con presencia de moléculas orgánicas, se han estudiado las distintas condiciones probióticas que pueden poseer otros planetas e incluso se financian misiones que servirán para investigar otros sistemas solares (todo esto se recogerá en un artículo próximamente).

Ahora bien, una pregunta incluso más interesante al planteamiento de la vida extraterrestre podría ser ¿y si existe vida, pero esta es igual o incluso más inteligente que nosotros? Obviamente es otra posibilidad que, sin necesidad de irnos a conspiraciones y conjeturas pseudocientíficas, es igual de realista que el que haya vida simple y sencilla fuera de la Tierra.

Hay dos corrientes opuestas que se posicionan a favor y en contra de este respecto. Hay quienes defienden que la vida inteligente de origen extraterrestre es un suceso más que probable pero que aún no hemos descubierto, y hay quienes defienden que realmente es una coyuntura prácticamente imposible siendo nosotros una mera excepción a la regla. El principio de mediocridad apoyaría el primer postulado. Aboga por una perspectiva ordinaria e intrascendente de la vida humana, y que su presencia no tiene nada de especial. Siguiendo esta línea, defiende que en el vasto universo con sus innumerables planetas se ha podido manifestar de manera frecuente y por mero azar la concomitancia de factores y condiciones probióticas del mismo modo que ocurrieron azarosamente en la Tierra. Igualmente, la vida que ha podido crearse en otro lugar también ha podido tener hitos evolutivos significativos que llevasen a los organismos a desarrollarse y poseer inteligencia.

Al otro lado del ring, tenemos los retractores que se fundamentan en la hipótesis de la Tierra especial, es decir, que la concatenación de circunstancias causantes de la vida en la Tierra es un entramado complejo e improbable que hace muy difícil que se dé con facilidad en otros lugares del cosmos y, por tanto, estaríamos si no solos, prácticamente solos en el universo.

Obviamente, si eres partidario de la hipótesis de la Tierra especial, la discusión se acaba aquí mismo. Pero generalmente la ciencia no funciona asumiendo la inexistencia de las cosas, y ante el planteamiento de una pregunta se intenta dar una respuesta mediante la observación y los datos. Desgraciadamente, en toda nuestra historia no se ha constatado de forma veraz que exista vida extraterrestre, ni inteligente ni no inteligente. Pero si nos cuestionamos que en cierto modo es probable por estadística y puro azar que haya otra civilización en algún lugar del universo igual o más desarrollada que la humana ¿Por qué no hemos atisbado ni un solo indicador de ello? El físico Enrico Fermi se hizo la misma pregunta, lo que le llevó a plantear en 1950 lo que se conoce como la paradoja de Fermi, que expone la contradicción aparente concerniente a que no estemos solos pero al mismo tiempo no haya sido descubierto ningún signo fehaciente de ello. De esto se extraen principalmente dos conclusiones (aunque no son las únicas): 1) No son seres lo suficientemente desarrollados (plantas, animales simples, etc.) o 2) existieron alguna vez, pero desaparecieron. Esta segunda conclusión puede darse por un accidente astronómico o geológico, pero una alternativa más grotesca y nada esperanzadora para el ser humano es que haya una posible relación directa entre el desarrollo tecnológico y la tendencia autodestructiva de una especie, llevándose a su propia extinción debido a las guerras nucleares, la notable huella tecnológica en el ambiente generando daños irreparables en el hábitat y ecosistemas, el uso desmedido de los recursos naturales llevándolos inexorablemente a su agotamiento, etc.

En 1961, Frank Drake (radioastrónomo y presidente del instituto SETI por aquel entonces), formuló una ecuación en un intento de aproximación del número de sociedades inteligentes en la Vía Láctea que además pudieran emitir ondas de radio, es decir, que fuesen capaces de comunicarse. Se la conoce como ecuación de Drake, y se expresa de la siguiente manera: N = R^* x f_p x n_e x f_l x f_c x L (N, número de civilizaciones; R^* ritmo de formación de estrellas adecuadas; f_p fracción de estrellas con planetas; n_e número de esos planetas dentro de zona habitable; f_l fracción de esos planetas con vida inteligente; f_c fracción de esos planetas con vida inteligente y sistema de comunicación; L periodo de tiempo que la civilización lleva liberando señales detectables). Sin embargo, las estimaciones han sido dispares dependiendo del grupo de investigación debido a diferencias en los valores asignados en algunos parámetros. De esta manera se han dado resultados del orden de la decena de civilizaciones, 10^-8 civilizaciones y hasta del orden de 15 millones de civilizaciones.

La paradoja de Fermi y la ecuación de Drake son un intento de dar respuesta a la pregunta desde un plano filosófico y matemático, pero es verdad que hay un método más infalible para hacer este tipo de averiguaciones: el método observacional. Si obtuviéramos una prueba clara de que realmente existen, no necesitamos ningún tipo de estimación o debate al respecto. Sería tan rotundo como la contundencia de la prueba empírica.

Tanto es así, que el instituto SETI (siglas en inglés de Búsqueda de Inteligencia Extraterrestre) tiene en su haber varios proyectos para encontrar evidencia de vida inteligente fuera del planeta. Uno de ellos iniciado en 2015, promocionado por el millonario ruso Yuri Milner y Stephen Hawking, es el Breakthrough Listen (“escucha innovadora”) con Geoffrey Marcy como investigador principal. Este proyecto consistirá en una potente búsqueda sin precedentes de señales de inteligencia alienígena mediante el cotejo de datos procedentes de los radiotelescopios Parkes de Australia y de los estadounidenses Green Bank y Automated Planet Finder [1].

Otros proyectos tienen que ver con la detección de señales sospechosas procedentes del espacio exterior, como emisiones inusuales de radiación electromagnética, ya sea por su intensidad o longitud de onda, que serían un indicativo posible de tecnología avanzada extraterrestre. El físico y matemático Freeman J. Dyson (nuestra estrella invitada de hoy) afirmaba que los esfuerzos por encontrar indicios de civilizaciones avanzadas extraterrestres serían más fructuosos si se enfocaban a encontrar evidencias de su tecnología y no del ser vivo poseedor de dicha tecnología, ya que esta debería dejar alguna huella rastreable en el entorno. Se asume que, si hay alguna sociedad sobresalientemente desarrollada y a años luz de nosotros tecnológicamente hablando, su maquinaria debe ser coherente a dicho desarrollo y tener una capacidad monumental. El calor desprendido por su tecnología emitiría inevitablemente radiación infrarroja a una escala suficientemente notable para ser detectada por nuestros telescopios espaciales.

3. La esfera de Dyson

3.1. Justificación y concepto

Cuando Dyson propuso perseguir estas señales, lo decía porque a priori ya tenía en mente las posibles estructuras tecnológicas que podrían haberse creado y la función concreta que desempeñarían. Inspirándose de la literatura y conceptualizaciones teóricas previas, predijo que una civilización inmensamente desarrollada tiende a expandirse y necesitar cada vez más energía para hacer frente a la demanda de su propia tecnología y sociedad. Esto los llevaría a un callejón sin salida, obligándolos a buscar otras fuentes de energía fuera del planeta. Prestarían atención a la estrella de su propio sistema, una fuente de energía inagotable e inabarcable para dar solución al problema energético.

Este enfoque se basa en la perspectiva del malthusianismo [2]. La teoría malthusianana data del siglo XVIII y fue establecida por el clérigo inglés Thomas Robert Malthus en su obra “Ensayo sobre el principio de la población”. Su concepción del desarrollo humano avisa de un crecimiento geométrico del censo mundial que, de continuar así, provocaría el desastre de los sistemas de producción que al crecer de manera aritmética no podrían abastecer eficientemente a toda la población, dirimiendo en el agotamiento de los recursos accesibles y a nuestra inevitable extinción. La solución de Malthus para este dilema estriba en establecer un control estricto de la natalidad. Sin embargo, Malthus no supo prever el ritmo de crecimiento tan acelerado de la población actual, que en la primera mitad del siglo XX pasó de 1,6 mil millones de habitantes a 2,5 mil millones, para en los siguientes 50 años subir hasta los 6 mil millones y alcanzar los casi 8 mil millones a día de hoy. Del mismo modo, tampoco pudo tener en cuenta la huella de carbono resultado de la industrialización. Si ahora mismo el clérigo viviera seguramente saldría a las calles como pregonero anunciado el apocalipsis.

Dyson supone que esto es un fenómeno inherente al desarrollo humano, y que cualquier civilización avanzada pasaría por el mismo apuro teniendo que buscar fuentes de energía fuera de su planeta natal. Así, ideó la esfera de Dyson, una hipotética mega-estructura esférica de tamaño colosal que contendría a una estrella en su interior para poder obtener toda la radiación estelar, ofreciendo una fuente de energía infinita e inconcebiblemente poderosa. Aunque inicialmente lo imaginara como una cáscara esférica y rígida rodeando la estrella para aprovechar al completo toda su luz, su diseño ha sufrido modificaciones tanto por el propio Dyson como por otros autores. Dyson también la llamaba “biosfera artificial” debido a que podría no solo actuar de recolector energético, sino también como un lugar habitable.

En cierto modo, esto resolvería la paradoja de Fermi en lo que respecta a porqué no hemos podido detectar vida inteligente en el universo, y es que quizás estábamos dirigiendo la mirada al sitio equivocado. No teníamos que buscar al ser, sino su tecnología, una tarea que sería mucho más fácil de realizar.

3.2. Orígenes

La idea de la esfera de Dyson germinó en su ideario por el clásico literario de ciencia ficción Star Maker (1937) de William Olaf Stapledon. En él, un narrador anónimo describe sus viajes mentales por las distintas galaxias y universos paralelos hasta que termina formando parte de la “mente cósmica”. A lo largo de su obra se menciona lo que llamó “trampas de luz”, unas megaestructuras creadas por civilizaciones superinteligentes y que orbitan alrededor de muchas estrellas. Del mismo modo, Dyson era consciente del trabajo del astrónomo ruso Nikolai Kardashev sobre la clasificación de las civilizaciones en función de la energía que podría obtener de su entorno (que trataremos más adelante)

Entonces, de este coctel malthusiano, olafiano y kardasheviano nace en 1960 la propuesta de la esfera de Dyson, publicado en el artículo “Search for Artificial Stellar Sources of Infrared Radiation” (Búsqueda de fuentes estelares artificiales de radiación infrarroja) de la revista Science [3]. El artículo trata las razones que pueden llevar a una civilización avanzada extraterrestre a producir esta maquinaria, además de cómo la harían y cómo sería su estructura.  Dyson concluye que para hallar este tipo de estructuras deben atenderse a las emisiones infrarrojas inusuales procedentes del calor disipado por la esfera.

Dyson también se vio influenciado por un precedente un poco más antiguo que la obra de Stapledon. En 1929 el científico John Desmond Bernal describe una esfera hueca, habitable y llena de aire destinada a la residencia a largo plazo de sus habitantes, conocida como esfera de Bernal.

3.3. Tipos de esferas de Dyson

3.3.1. Modelo cáscara rígida

En sus inicios se presentó la esfera de Dyson rígida, o de cáscara sólida, también denominada esfera de Dyson Tipo I. Consistiría en una especie de planetoide que encapsularía a la estrella y que estaría situada a cierta distancia prudencial de ella en virtud de la resistencia del material de la esfera. En su superficie interna habría zonas habitables con las condiciones necesarias para sustentar toda forma de vida.

Una configuración alternativa de esta esfera es una hecha con “cintas” de cáscara rígida y con cierto espacio entre ellas, de forma que permita el escape de una parte de la radiación solar. En el caso del ser humano esto permitiría salvaguardar la integridad del planeta Tierra que, de no recibir la luz de nuestro Sol, estaría condenado a morir.

El diámetro de la esfera supondría casi el doble del diámetro de la órbita terrestre y tendría un grosor de 2-3 metros. Los materiales con los que estaría construido deben ser suficientemente resistentes y duraderos para soportar la inmensa fuerza de la estrella durante un largo periodo de tiempo. Además, esta giraría con una aceleración óptima para generar gravedad artificial gracias a la fuerza centrífuga y así hacer sostenible la vida en la esfera. De hecho, los efectos de la microgravedad es un actual problema para los astronautas que no se debe descuidar; a largo plazo causa atrofia muscular, deterioro musculoesquelético (osteopenia), redistribución de fluidos, ralentización del sistema cardiovascular, menor producción de glóbulos rojos, trastornos del equilibrio y debilitamiento del sistema inmune [7]. Dyson aducía que la velocidad de rotación provocaría una tensión mecánica que achataría la esfera, pero no impediría la vida en ella salvo en los polos, restringiéndose únicamente a la zona ecuatorial.

Sin embargo, existe una serie de inconvenientes fatales en este modelo que hacen inviable el proyecto de construcción de una esfera rígida:

• La ingente cantidad de material y energía que se requeriría para abordarlo. Se necesitaría recolectar para tal empresa una cuantía de material que superaría el tamaño de Júpiter y una energía equivalente a la que obtendríamos del sol con la propia esfera de Dyson.
• Papagiannis (1985) demostró matemáticamente que una esfera rígida tampoco soportaría las fuerzas tensionales por la rotación de la estructura, la presión de la radiación solar y la atracción gravitatoria de la estrella. Al menos en el caso que esté hecha a partir de los materiales que conocemos. Por ahora solo sería posible hacerla con unobtainium, es decir, con un material de propiedades extraordinarias y únicas que por ahora no se corresponde con nada que exista en nuestra realidad (un ejemplo de unobtainium en el cine es el adamantium del que está hecho el sistema óseo de Wolverine o el vibranium que sustenta el país de Wakanda en el UCM).
• Una esfera sólida sería vulnerable a cualquier impacto de asteroide, que podría desviar la esfera de su órbita o incluso fragmentarla y provocar su precipitación al Sol.

3.3.2. Modelo enjambre

La esfera tipo enjambre, también llamada esfera de Dyson tipo II, es la más plausible y físicamente realista de todas las esferas de Dyson. Fue una corrección al modelo original debido a las dificultades físicas y de ingeniería que adolece la esfera tipo cáscara rígida. El término “enjambre” proviene del aspecto que le conferiría la disposición de múltiples satélites orbitales autónomos alrededor de la estrella. Actuarían de reflectores que redirigen la luz a estaciones de almacenamiento en la Tierra para convertir la energía térmica en energía eléctrica. Los satélites podrían orbitar la estrella en anillos ordenados o en orbitas separadas mientras realizan su función. Serían bastante ligeros y delgados. Además, muchos de ellos se acondicionarían como viviendas espaciales. La forma más simple de esfera de Dyson tipo enjambre sería el anillo de Dyson, una única hilera de satélites circundando la estrella.

Este modelo no solo sería más factible por evita los problemas tensionales de la estructura, sino también sería más ligero y menos costoso, requiriéndose menos material para su elaboración. Además, la independencia de los satélites implicaría que en caso de accidente no habría riesgo de desmoronamiento de la estructura. Otro punto a favor es que puede construirse progresivamente al constar de satélites independientes. Puede lanzarse una minoría al inicio que ayude en la recolección de energía y acelerar el proceso exponencialmente, incorporando cada vez más satélites a la órbita hasta completar la esfera.

En cualquier caso, el tipo enjambre no se libra de presentar ciertos inconvenientes:

• Este modelo capturaría solo el 1% de la radiación solar, no como ocurriría con el modelo tipo rígido. En cualquier caso, no hay que pensar que un 1% es algo baladí, ya que por ejemplo para la sociedad humana supondría un cambio realmente increíble. Pero para una sociedad que esté en la conversación de construir una esfera de Dyson quizás el 1% no supone evolucionar a un orden de magnitud superior de acuerdo a la Escala Kardashev (descrito en el apartado «Escala de Kardashev»).
• La disposición del enjambre puede provocar que algunos satélites eclipsen a otros y resulte en una esfera todavía menos eficiente.
• Ajeno a que el modelo de enjambre sea el más realista dentro de la gran proeza de ingeniería que supone, autores como Poul Anderson expresan sus reservas en lo referente al contexto económico y político de una sociedad que parte de la premisa de un crecimiento demográfico problemático a tal punto de que urja construir una esfera de Dyson. Es posible que, en un marco como este, dicha sociedad se caracterice por la inestabilidad política y social haciendo difícil la creación de una biosfera artificial.

3.3.3. Modelo burbuja

El modelo burbuja es similar al tipo enjambre con la salvedad de sus satélites reflectores. En este caso, no se desplazarían en torno a la estrella, sino que serían de naturaleza estática. Seguramente serían parecidos a las velas solares usadas actualmente en sondas y naves espaciales. Se les ha denominado statites, en una mezcla de los términos estático y satélite en inglés (static y satelites). Para quedar de forma estacionaria se servirían de un equilibrio entre la atracción gravitatoria que ejerce la estrella y la presión de la radiación solar, que ejerce una fuerza opuesta en la vela solar. Un detalle importante es que las velas solares podrían desplazarse del mismo modo en que lo hacen en una nave espacial actual; de esa forma se cambiaría el área que ocupa la vela para reflejar de manera óptima la luz del Sol.

Un inconveniente general para cualquier modelo de esfera, es el sobrecalentamiento de la estructura. El flujo de energía de la estrella provocaría un recalentamiento que haría imperativo una potente refrigeración que enfriara la estructura, lo que implica usar una parte de la energía para promover este fin.

3.4. Otras megaestructuras relacionadas

En el imaginario de otros autores también se han creado estructuras espaciales colosales que en mayor o menor medida pueden relacionarse con la esfera de Dyson. Podemos hablar de tres, siendo una de ellas el antecedente más antiguo que se conoce: la esfera de Bernal. Esta ya fue mencionada con anterioridad. Esta estructura ideada por el científico John Desmond Bernal en 1929 consiste en una esfera hueca habitable de 16 km de diámetro con la zona residencial en el centro de la esfera; albergaría entre 20 y 30 mil ciudadanos y con una serie de espejos reflejarían la luz hacia su interior para ofrecer iluminación [4].

En 1975 se diseñó en la Universidad de Stanford un modelo posible de estructura habitable espacial, conocida como toro de Stanford. Esta tendría forma de toroide (como un donut), giraría en torno a su propio eje para crear un ambiente de gravedad artificial similar a la Tierra y permitiría un aforo de 10 mil personas en su interior. Mide 1,8 km de diámetro y estaría iluminada mediante un sistema de espejos que reflejan la luz solar. Los materiales de construcción se extraerían directamente de la Luna y se localizaría la construcción en el punto de Lagrange 5 (L₅, uno de los cinco puntos ubicados entre la Tierra y la Luna que permite apostar objetos estacionarios debido a las fuerzas compensatorias que ejercen el planeta y el satélite sobre el objeto) constaría de varias plantas, unas destinadas a viviendas y otras a la agricultura [5].

A partir del toro de Stanford, el físico y activista espacial Gerard Kitchen O’Neill propone en 1975 otro posible diseño para futuras colonias espaciales, la Isla I. Es una esfera de Bernal pero de 500 m de diámetro y girando a 1,9 r.p.m. para generar gravedad artificial. Daría cobijo a 10 mil personas y constaría de una zona “Crystal Palace” destinada a la agricultura. Seguidamente, imaginaría Isla II, una esfera semejante a Isla I pero con mayor diámetro, en este caso de 1800 m y 6 km de perímetro ecuatorial. Tendría medios de transporte prácticos para moverse por ella y una base industrial.

En 1977 el propio O’Neill propone en su libro The high Frontier el cilindro de O’Neill o Isla III. Se construye con material extraído de la Luna y los asteroides, y tendría forma de cilindro cerrado. Técnicamente cada “cilindro” son dos cilindros conectados y contrarrotativos (cada uno rota en sentido contrario respecto al otro) que evita que la estructura gire de manera inestable. La rotación permitiría un ambiente de gravedad artificial indispensable para la vida. También tendría un sistema de espejos que apunten al Sol para iluminar por dentro la estructura. Sus dimensiones serían mayores, con 8 km de diámetro y 32 km de largo. Esta amplitud permitiría a sus habitantes disfrutar de un espacio adaptado con multitud de opciones de actividad y recreación. Presentaría zonas de bosque, orografía y cualquier otra característica para sentirse como una Tierra a menor escala. Y, por supuesto, habría medios de transporte para poder explorarla con facilidad [6].

3.5. Escala de Kardashev

La colosal esfera de Dyson requiere un esfuerzo de material y energía previo encomiable. De eso no cabe duda, pero por ejemplo ¿estamos preparados para hacer frente tamaña empresa? Para responder a esa pregunta, podemos recurrir a la escala de Kardashev. Esta escala, elaborada por Nikoái Kardashev en 1964, establece que el grado de nivel tecnológico de una civilización se relaciona directamente con la cantidad de energía que puede obtener de su entorno. Este constructo se justifica con los principios malthusianos expuestos en apartado «Justificación y concepto». Llegará un momento en que una civilización necesite extraer más energía para enfrentar su propio progreso, y al conseguirlo, puntuarían más alto en la escala. El resultado es que a más capacidad para obtener energía del entorno más evolucionada es la civilización. Nuestra civilización puntúa 0,73 en la escala, cuya interpretación ya os adelanto que responde negativamente a la pregunta que planteábamos. No estamos preparados para abordar la construcción de una esfera de Dyson; las demandas de material y energía supera con creces nuestras capacidades.

La escala original diferencia 3 tipos de civilizaciones con sus respectivos puntos de corte relacionados con la cantidad de energía utilizable en vatios (W, equivalente a J/s): Civilización Tipo I (10¹⁶ W), Tipo II (10²⁶ W) y Tipo III (10³⁶ W). El físico teórico Michio Kaku indica que los próximos 100 años de investigación indicarán si seremos capaces de alcanzar el Tipo I, y tiende a pensar que lo haremos en 100 o 200 años. Pero ¿de qué son capaces estos tipos de civilización?

La civilización Tipo I es capaz de recolectar y almacenar toda la energía disponible de su propio planeta para satisfacer una población en expansión. Capturar toda la energía de la Tierra nos permitiría ejercer control sobre todas las fuerzas de la naturaleza. Obtendríamos la energía de centrales de fusión nuclear, la antimateria y explotaríamos eficientemente las energías renovables.

La civilización Tipo II consigue manejar todo el poder de una estrella, no solo convirtiendo la radiación de su luz eficientemente en energía, sino controlando la propia estrella. Aquí entra en juego la esfera de Dyson, y sería el tipo de civilización que es capaz de construirla. El poder que implica manejar una tecnología así convertiría a una civilización en indestructible frente a todo lo que conocemos científicamente en la actualidad. Sería capaz de mover su propio planeta o incluso desplazar otros como escudo ante posibles asteroides.

La civilización Tipo III, con un control de la energía tanto de su planeta como el de su propia estrella, tiene el crédito suficiente para dar un salto cualitativo abismal y explorar el cosmos. Si llegáramos a este punto, quizás el ser humano no tenga ningún rasgo que se identifique con lo que somos ahora. En este punto podrían ser radicalmente distintos a nosotros, fruto de la evolución y el transhumanismo.  Con toda la galaxia por delante, colonizaríamos planetas nuevos y adquiriríamos más energía procedente de estrellas de otros sistemas planetarios. Y no solo eso, sino también podríamos controlar agujeros negros y obtener la energía que desprenden sus discos de acreción, así como de los cuásares que orbitan alrededor de agujeros negros supermasivos como el que se encuentra en el centro de nuestra galaxia, el Gran Atractor. Una civilización Tipo III podría llegar a dominar toda su galaxia, seguramente gracias a la investigación y uso de los motores warps y/o la teleportación.

Sin embargo, algunos autores han ampliado esta escala, asumiendo que el Tipo III no es el límite superior. Arguyen que se podría llegar a la civilización Tipo IV, en que el poder acumulado posibilita obtener energía de todo el universo y vivir dentro de agujeros negros supermasivos. No obstante, estas sociedades tendrían que usar leyes extrañas o que no conocemos para ser capaces de cosas así.

Aunque parezca que ya no puede haber nada más alto, se ha planteado una civilización Tipo V. En este caso se trataría de seres convertidos en dioses, que no solo aprovecharían la energía de todo el universo, sino también de universos paralelos y otras líneas de tiempo.

3.6. Fuentes de energía [7]

En todo momento estamos asumiendo que la esfera debe rodear de alguna forma a una estrella para obtener su energía, pero ¿y si además de las estrellas hay otras fuentes de energía válidas en las que pueda ubicarse una esfera de Dyson? ¿Es la estrella el único cuerpo celeste capaz de transmitir una cantidad importante de energía? Veamos algunas alternativas.

Una posibilidad es la radiación de fondo de microondas (en inglés, Cosmic Microwave Background o CMB). Esta es la temperatura remanente del universo primitivo y vestigio del Big Bang que ratifica su existencia. Fue identificada por el físico Gamow en 1948 y medida por primera vez por los físicos Penzias y Wilson en 1965. Desde sus inicios, cuando la temperatura del Big Bang rondaba los 10¹¹ºC (100.000.000.000ºC), el universo reducía su temperatura conforme se expandía progresivamente, hasta presentar actualmente una temperatura de 2,73K (-270,42ºC). En 2014, Abraham Loeb afirma que el universo podría haber sido habitable cuando la temperatura era de 300K (27ºC), que se daría en un momento a partir del cual pasaría el tiempo suficiente para que cualquier forma de vida (en el caso de que hubiera surgido) se desarrolle y evolucione lo suficiente para alcanzar un poder tecnológico muchos ordenes de magnitud superior al nuestro que les hiciera capaces de crear una esfera de Dyson. Suponiendo esto, una civilización podría aprovecharse de la energía CMB a 300K que lo impregnaba todo, y emitir la energía residual a un agujero negro. Sin embargo, incluso en unas condiciones como estas el CBM resulta realmente insuficiente como fuente principal para abastecer energéticamente una civilización Tipo II.

Otra de las alternativas planteadas es utilizar la radiación de Hawking como fuente de energía. La concepción del agujero negro era la de un fenómeno astronómico consecuencia del colapso gravitacional de una estrella supermasiva, convirtiéndose en un cuerpo que absorbe toda la luz y no deja escapar ninguna partícula. Sin embargo, Stephen Hawking teorizó en 1974 sobre este “sumidero”, y apostaba que quizás no era únicamente un “aspirador insaciable”. Para Hawking el agujero negro sí dejaría escapar algo de radiación, llamada radiación de Hawking. Esto sucede tras la generación de partículas virtuales (pareja partícula-antipartícula) fuera del horizonte de eventos. Se llaman virtuales para describir el estado de incertidumbre en el que se encuentran, en el que no pueden medirse ni detectarse, lo que también se ha ganado el recelo de algunos físicos en lo que a su existencia se refiere. Estas parejas de partículas por lo general son efímeras, destruyéndose entre sí y convirtiéndose íntegramente en energía al poco de crearse, en un proceso llamado “aniquilación”. Antes de que esto pase, puede ocurrir que el agujero negro capture alguna de las partículas de la pareja, dejando escapar a la otra que se convierte en una partícula real. Termodinámicamente este proceso no puede ocurrir violando su primer principio sobre la conservación de la energía, así como el de la ley de conservación de la materia, por lo que para saldar el débito el agujero negro acaba “pagando” desprendiendo parte de su propia energía. Esto le irá consumiendo lenta y gradualmente en un proceso llamado evaporación. Se ha debatido si esa energía puede funcionar de fuente para una esfera de Dyson en civilizaciones Tipo II. Contrariamente, parece que la energía desprendida por un agujero negro sería insuficiente para abastecer energéticamente a una civilización de este tipo.

Un caso distinto parece ser el del disco de acreción del agujero negro. La fuerza gravitatoria del agujero negro provoca que diversos materiales y polvo cósmico gire en torno a él y se aplanen (disco). Debido a las fuerzas gravitacionales y de fricción sobre el material circundante estas comprimen y elevan la temperatura liberando así grandes cantidades de energía en forma de radiación electromagnética, principalmente rayos X. De facto, la detección de rayos X suele ser el medio por el cual detectar un agujero negro. Esta sí sería una fuente más plausible de energía para una civilización Tipo II, aunque para abastecer una Tipo III la fuente principal tendría que ser un agujero negro de masa intermedia. Una opción a tener en cuenta es incluir en la captación de energía a la corona del agujero negro. La corona es el gas que se encuentra alrededor de este en estado plasma debido a las altas temperaturas. Su inclusión supondría un aumento adicional de 1,3 a 1,5 veces la luminosidad del disco de acreción. Un añadido incluso más interesante es el del jet o chorro relativista, que son chorros de materia de alta energía relacionados con el disco de acreción a lo largo del eje de rotación del objeto y con un alto momento angular. Equivale a un 80% de la radiación del disco de acreción en un agujero negro con una masa estelar y el 60% cuando se trata de un agujero negro supermasivo.

Finalmente, tenemos en cuenta la acreción de Bondi, una acreción de gas esférico sobre un objeto compacto que gravita en el medio interestelar sin momento angular ni campo magnético. Su escenario habitual es cerca de un agujero negro o estrella de neutrones. Las emisiones de radiación electromagnética son muy débiles en este caso, así que tampoco constituye una opción para colocar una esfera de Dyson y suplir las necesidades energéticas de una civilización Tipo II.

4. Cómo se construye una esfera de Dyson

Imagina que alcanzamos la proeza de convertirnos en una civilización Tipo II y, por tanto, tenemos la capacidad de construir una esfera de Dyson ¿Cómo empezaríamos? ¿De dónde exactamente obtendremos la energía y material necesario previamente para fabricarla?

Primero deberíamos tener claro el diseño óptimo para su sostenibilidad a largo plazo. Ya comentamos que el más plausible es la esfera de Dyson tipo enjambre, una esfera flexible que es factible tanto desde un punto de vista económico (en comparación con el modelo rígido) como desde las leyes de la física. Una vez decidido este punto, empezaríamos a recolectar el material. Para reunir la cantidad de satélites reflectores que hacen falta habría que conseguir alrededor de 100 trillones de toneladas de material. Una fuente candidata para ello es el mismo planeta Mercurio que, al encontrarse cerca del Sol, nos permitiría ir construyendo la esfera de Dyson progresiva y pragmáticamente, ahorrando combustible y esfuerzos en el traslado de los satélites.

Se instalaría una base minera en Mercurio para extraer su metal. Después se trabajaría el metal en una refinería para obtener los recursos necesarios en la construcción de los satélites. Teniendo en cuenta que nos encontramos en una civilización Tipo II, la mano de obra sería una colección de autómatas que trabajen por nosotros a cargo de un grupo reducido de supervisores humanos. Aquellos construirían los satélites con el metal refinado y los lanzarían al Sol mediante los cálculos adecuados para que orbiten alrededor de él. La energía necesaria para la extracción y refinamiento del material, así como del lanzamiento de los satélites, correría a cargo de paneles solares que en primera instancia dispondríamos en Mercurio para ayudarnos a iniciar el proyecto. Como podemos ir lanzando satélites reflectores gradualmente, estos pueden auxiliarnos poco a poco en la obtención de energía y acelerando exponencialmente la consecución del proyecto. Además, la baja gravedad del planeta aportaría un plus, pues sería menos costoso el envío de los orbitadores al espacio [8].

Si se quiere conseguir una esfera de Dyson habitable, los satélites se tendrían que lanzar de tal manera que caiga en la zona de habitabilidad de la estrella (región del sistema solar que recibe la radiación idónea para que pueda existir agua líquida y, por tanto, la vida), lo que en el sistema solar equivale a un rango entre 0.99 y 1,77 ua (unidades astronómicas; 1 ua equivale a la distancia del Sol a la Tierra, es decir, 150.000.000 km). Posteriormente, en el caso de necesitar desplazarnos a otra estrella, los orbitadores a modo de velas solares podrían permitir una migración a las ubicaciones deseadas gracias a la energía recolectada. Este proceso podría continuarse en lo sucesivo saltando de una estrella a otra.

Si la sociedad consiguiera obtener lo que necesita de la estrella y más, estaríamos hablando de una civilización con un gran potencial evolutivo para saltar de escalafón en la Escala Kardashev.

5. Estudio y hallazgos

Freeman Dyson dio un giro de 180º en la forma de buscar vida inteligente extraterrestre. Según el segundo principio de la termodinámica, el exceso de energía captado por las velas solares/satélites orbitadores tiene que liberarse al entorno alcanzando unas temperaturas de entre 200 y 300 K. Esta radiación emitiría en el espectro infrarrojo y podría ser detectable con nuestros radiotelescopios. Dyson exhorta a buscar no los seres creadores de la esfera de Dyson, sino a la propia esfera de Dyson, su tecnología, mediante ese exceso de calor desprendido.

El proyecto SETI (siglas en inglés de Búsqueda de Inteligencia Extraterrestre) lleva funcionando bajo patrocinio de la NASA desde 1970, que es descendiente a su vez del Proyecto Ozma (1960) liderado por Franz Drake (el de la ecuación de Drake) cuyo objetivo era encontrar signos de vida inteligente en el espacio a partir de ondas de radiofrecuencia en sistemas interplanetarios. La función del SETI sigue el mismo rumbo, aunque su mantenimiento también ha aportado hallazgos importantes como el descubrimiento del primer exoplaneta, designado como Tadmor (Errai Ab), no sin ciertas vacilaciones a la hora de catalogarlo como exoplaneta ya que se tardó en confirmar 14 años después de su descubrimiento.

Así, el SETI sigue buscando indicios de vida extraterrestre, aunque por ahora no ha cosechado ningún éxito en ese apartado. El método consistiría en hacer un proceso de selección de estrellas candidatas, y de ellas filtrar a las más plausibles en función de 2 criterios: 1) una luminosidad atenuada de la estrella (debido a la redirección de su luz por la esfera de Dyson) y 2) una emisión infrarroja por encima de lo normal (debido al calor residual de la esfera). Sin embargo, esto también presenta limitaciones, y podríamos al menos considerar tres: 1) la radiación de la fuente de energía podría enmascarar las emisiones de infrarrojos, sobre todo en casos como los discos de acreción, haciéndola difícilmente detectable, 2) entre nuestros telescopios y la posible esfera de Dyson puede encontrarse nubes de polvo interestelar generando un efecto pantalla, y 3) incluso en el caso de que pudiéramos detectar una esfera de Dyson todavía tendríamos que encontrar una forma de comunicarnos con ella.

Desde 1985 se ha utilizado sobre todo el telescopio espacial IRAS, que posee un espectrómetro de baja resolución que analiza la luz infrarroja por debajo de 600 K, y el Spitzer que es de 10 a 20 veces más eficaz y sensible que el IRAS. Los datos hallados con estos telescopios se cotejan con catálogos que contienen registros de los distintos parámetros de los cuerpos celestes. Con este método de contraste se pretende averiguar si existe alguna diferencia digna de atención. Algunos catálogos utilizados son el GLIMPSE (Galactic Legacy Infrared Mid-Plane Survey Extraordinaire) y el catálogo de fuentes puntuales del IRAS. Salvo tres casos inconcluyentes de candidatas a esfera de Dyson (“Cuasi-Esferas de Dyson”), los distintos proyectos realizados no han obtenido frutos tangibles.

No obstante, en 2015 y 2016 se detectaron incongruencias en las estrellas KIC 8462852 y EPIC 204278916, que parecen mostrar unas variaciones de luminosidad no naturales. Estos hallazgos revolucionaron la comunidad científica, y es a día de hoy un fenómeno que no logran entender. No tardaron mucho en asociarlo con la influencia de una esfera de Dyson. El caso más notorio es el fenómeno de variación en la intensidad lumínica de la estrella KIC 8462852, que fue descubierta por la astrónoma Tabetha Boyajian de la Universidad de Yale y llamándose estrella de Tabby en su honor. El parpadeo era suficientemente regular y periódico como para ser sospechoso, pero sin llegar nunca a presentar un patrón totalmente sistemático, mostrando siempre algún margen de variación en el patrón. El oscurecimiento de la estrella llegaba a caídas del 20% de luminosidad y con un ritmo de parpadeo que no se corresponde con el tránsito de un planeta a través del plano o a una variabilidad natural de la estrella. Esta observación dejó desconcertado a los astrónomos, y es que tampoco puede deberse por ejemplo a nubes de polvo propias de una estrella en formación, ya que es una estrella de edad media ya formada [9]. Algunos sostienen que puede deberse a una esfera de Dyson parcialmente construida, pero una mayoría defiende que lo más probable es que hayan sido interferencias debido al paso de alguna nube de polvo interestelar entre nuestro planeta y la estrella de Tabby, pero incluso si fuera así, sigue siendo un comportamiento extraño del que se requiere dar respuestas.

6. Megaestructuras en la literatura y productos audiovisuales

Ya hemos visto al principio que la idea de la esfera de Dyson y las megaestructuras relacionadas parten de la ciencia ficción literaria. La principal influencia de Dyson fue la novela Star Maker de Olaf Stapledon, pero ha sido un motivo recurrente en el género. En Las naves del tiempo de Stephen Baxter, una secuela de La máquina del tiempo de H. G. Wells, el protagonista encuentra multitud de esferas de Dyson tras llevar a cabo un viaje al futuro. En general, estas estructuras espaciales se encuentran en incontables historias de ciencia ficción: El vagabundo (1964) de Fritz Leiber, El pozo del engaño (1997) de Linda Nagata, El mundo del anillo de Larry Niven, pero cuya estabilidad es refutada en Los ingenieros del mundo del anillo. Orbitsville (Bob Shaw, 1975- 1990), The World Is Round (Tony Rothman, 1978), Inquestor (Somtow Sucharitkul, 1982-1985), Spinneret (Timothy Zahn, 1985), Federation World (James White, 1988), Heaven’s Reach (David Brin, 1998), Pandora’s Star (Peter F. Hamilton, 2004) y Eater (Gregory Benford, 2000). En Across a Billion Years (Robert Silverberg, 1969) se hace referencia a una esfera de Dyson de tipo II [10]. Y sin duda la lista continua.

En los medios audiovisuales también es un motivo relativamente común. Por ejemplo, el episodio 4 de la temporada 6 de Star Trek: Next Generation, la nave Enterprise-D encuentra una esfera de Dyson del tamaño de un planeta en cuya superficie cae la nave Jenolen. En el capítulo consiguen paran un teletransportador activo en bucle del cual logran rescatar al ingeniero jefe de la Enterprise-A.

En los videojuegos, la entrega de estrategia espacial Stellaris (desarrolladora: Paradox Development Studio) ofrece la posibilidad de crear esferas de Dyson una vez investigas la tecnología pertinente a la esfera o adquieres la ascensión de megaestructuras. En el videojuego de simulación espacial Elite Dangerous (desarrolladora: Frontier Developments), muchas bases espaciales son cilindros de O’Neill, en los que puedes atracar y reabastecerte.

En el cine, tenemos como ejemplo el film de Avengers: Infinity War (2018) de los directores y hermanos Anthony Ruso y Joe Russo, donde Thor (Chris Hemsworth) viaja hasta Niðavellir, una esfera de Dyson rígida parcial habitada por enanos, para mejorar el Mjölnir gracias a la ayuda de Eitri el Rey Enano (Peter Dinklage). En la película Moonfall (2022) del director Roland Emmerich (The Day after Tomorrow y 2012) la Luna se precipita de manera constante a la Tierra debido a su escape de la órbita. Una vez mandan una misión al satélite para evitar la catástrofe, descubren que la Luna es realmente una esfera de Dyson rígida que contiene una enana blanca en su interior.

En la película Interestellar (2012) del director Christopher Nolan y protagonizada por Matthew McConaughey y Anne Hathaway, el protagonista y su hija se encuentran en una Estación Espacial tras años sin verse. La base espacial es un cilindro de O’Neill, construida por la humanidad para empezar de cero en un nuevo planeta, tras quedar la Tierra condenada a morir. En la película Elysium (2013) del director Neill Blomkamp y protagonizada por Matt Damon y Jodie Foster, la población está dividida en dos clases sociales diferenciadas, una clase de ricos que viven en una base espacial llamada Elysium (un toro de Stanford), y una clase pobre trabajadora en la Tierra. El protagonista sufre un accidente laboral fatal que lo deja con un pronóstico de 5 días de vida; decide subir a Elysium para utilizar el sistema médico avanzado que tienen allí y así salvar su vida.

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Referencias bibliográficas

Fuentes principales para la documentación científica:

• Carl, G. (2022). Dyson sphere: the search for extraterrestrial intelligence, the construction of the Dyson swarm, and its future impact on civilization. All you need to know. Publicación independiente.
• Sphère de Dyson. (2022, 12 de noviembre). Wikipédia, l’encyclopédie libre. Fecha de consulta: 11:44, noviembre 12, 2022 desde http://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Sph%C3%A8re_de_Dyson&oldid=198602828. (Artículo destacado)

Referencias bibliográficas de las citas en texto:

1. Aguilera, J. A. (2019). La aparición de la vida en el cosmos. En J. A. Aguilera (Ed.). El origen de la vida: la aparición de los primeros microorganismos (pp. 12-27). RBA
2. Roldán, P. N. (7 de enero de 2017). Malthusianismo. Economipedia. https://economipedia.com/definiciones/malthusianismo.html
3. Dyson F. J. (1960). Search for Artificial Stellar Sources of Infrared Radiation. Science (New York, N.Y.), 131(3414), 1667–1668. https://doi.org/10.1126/science.131.3414.1667
4. Esfera de Bernal. (2022, 27 de julio). Wikipedia, La enciclopedia libre. Fecha de consulta: 14:09, diciembre 3, 2022 desde https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Esfera_de_Bernal&oldid=145015076.
5. Toro de Stanford. (2022, 28 de julio). Wikipedia, La enciclopedia libre. Fecha de consulta: 14:10, diciembre 3, 2022 desde https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Toro_de_Stanford&oldid=145043068.
6. O’Neill cylinder (2022, 29 de noviembre). Wikipedia, La enciclopedia libre. Fecha de consulta: 14:11, diciembre 3, 2022, desde https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=O%27Neill_cylinder&oldid=1124530453
7. Yu-Yang Hsiao, T., Goto, T., Hashimoto, T., Santos, D. J., On, A. Y., Kilerci-Eser, E., Wong, Y. H. V., Kim, S. J., Wu, C., Ho, S. C. y Lu, T. Y. (2021). A Dyson sphere around a black hole, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 506(2), 1723-1732. https://doi.org/10.1093/mnras/stab1832
8. En Pocas Palabras – Kurzgesagt (26 de agosto de 2020). Cómo construir una esfera Dyson: la megaestructura suprema [Archivo de video]. Youtube. https://www.youtube.com/watch?v=5NBQ2PBiobM
9. Crespo Cepeda, J. L. [QuantumFracture]. (21 de agosto de 2020). ¿Se encontró una Estructura Alienígena? El Misterio de la Estrella de Tabby | Exoplanetas #5 [Archivo de video]. Youtube. https://www.youtube.com/watch?v=QkMgvE5Q_S4
10. Sphère de Dyson. (2022, 12 de noviembre). Wikipédia, l’encyclopédie libre. Fecha de consulta: 11:44, noviembre 12, 2022 desde http://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Sph%C3%A8re_de_Dyson&oldid=198602828.