In meinem Buch “Asteroid Now” habe ich über die ferne Zukunft der Menschheit spekuliert und diverse Methoden vorgestellt, mit denen wir prinzipiell auch sehr, sehr lange im Sonnensystem überleben und den diversen Gefahren die das Universum für uns bereit hat, entgehen können. Ich habe allerdings “nur” bis zum Ende unserer Sonne voraus geblickt; wie die Entwicklung einer Zivilisation nach dem Tod der Sonne in etwa 5 Milliarden Jahren weiter gehen könnte, habe ich dann nur noch am Rande betrachtet. Aber auch da gibt es natürlich Möglichkeiten, die keine reine Science-Fiction sind, sondern zumindest ein wenig auf echter Wissenschaft basieren. Wenn der Sonne in ferner Zukunft der Brennstoff ausgeht, wird sie zu einem weißen Zwerg werden. In diesem Sternenrest, der nur noch so groß wie die Erde ist, findet keine Fusion mehr statt. Er kühlt einfach nur immer weiter ab – aber das heißt nicht, dass er nicht mehr als Lebensraum für eine Zivilisation dienen könnte. Auch weiße Zwerge könnten von bewohnbaren Planeten umgeben sein und wie das funktioniert habe ich früher schon hier oder hier erklärt. Man kann die Wärme eines weißen Zwergs aber auch anders nutzen: Zum Beispiel durch den Bau einer Dyson-Sphäre!

Die Sterns Sirius A und Sirius B. Sirius B ist ein weißer Zwerg - er ist als kleiner heller Punkt links unten zu sehen (Bild: NASA, ESA, H. Bond (STScI), and M. Barstow (University of Leicester )

Die Sterns Sirius A und Sirius B. Sirius B ist ein weißer Zwerg – er ist als kleiner heller Punkt links unten zu sehen (Bild: NASA, ESA, H. Bond (STScI), and M. Barstow (University of Leicester )

Dyson-Sphären sind ein Konzept, das sich der Astronom Freeman Dyson im Jahr 1960 ausgedacht hat. Wir nutzen, so Dyson, ja nur einen kleinen Teil der gesamten Sonnenenergie. Unser Stern strahlt Licht und Wärme in alle Richtungen ab, aber wir kriegen davon nur das, was auch auf die Erde trifft. Um die Ausbeute zu erhöhen könnte man eine Hülle um den gesamten Stern konstruieren. Damit ließe sich alle Energie auffangen und noch dazu hätte man auf/in dieser Hülle einen gigantisch großen Lebensraum der ausreichend Platz für jede noch so große Zivilisation bietet.

Natürlich müsste man für den Bau so einer großen Konstruktion vermutlich einen ganzen Planeten auseinander nehmen und das wäre noch nicht mal das geringste Problem. Dyson-Sphären sind nicht stabil und müssten mit irgendwelchen heute noch unvorstellbaren Technologien stabilisiert werden. Auf einer Sphäre, die groß genug ist um die Sonne einzuhüllen, wäre die Gravitationskraft so gering, dass man ohne künstliche Gravitation nicht darauf leben könnte. Man müsste sie zum rotieren bringen, was wieder Stabilitätsprobleme bringt. Und so weiter… Es wurden auch viele Varianten vorgeschlagen, die einige dieser Probleme lösen: Statt einer Sphäre könnte man auch nur einen rotierenden Ring um einen Stern bauen (aber auch der wäre nicht stabil). Oder man baut einen Schwarm kleinerer “Kollektoren”, die den Stern umgeben und dessen Energie einsammeln. Ideen gab es in den letzten Jahrzehnten viele und sogar Initiativen im Weltall nach Dyson-Sphären zu suchen, die andere gebaut haben.

İbrahim Semiz und Salim Oğur von der Boğaziçi Universität in Istanbul haben sich nun eine neue Variante ausgedacht (“Dyson Spheres around White Dwarfs”): Warum nicht eine Dyson-Sphäre um einen weißen Zwerg bauen? Die ausgebrannten Sterne geben immer noch Wärme und Licht ab und tun das über Milliarden Jahre hinweg. Sie böten also eine hinreichend stabile Umgebung für eine langlebige Zivilisation. Und da sie viel kleiner sind als ausgewachsene Sterne, muss man die Sphären auch nicht so groß bauen. Die Berechnungen von Semiz und Oğur zeigen, dass man “nur” etwa die Masse unseres Erdmondes bräuchte, um eine entsprechende Hülle um einen weißen Zwerg zu bauen.

Verschieden schwere weiße Zwerge und die auf Bedingungen die auf sie umhüllenden Dyson-Sphären herrschen würden. Die x-Achse gibt die Schwerebeschleunigung an, die y-Achse die Temperatur und die blauen Linien entsprechen den verschiedenen weißen Zwergen (Bild: Semiz und Oğur, 2015)

Verschieden schwere weiße Zwerge und die auf Bedingungen die auf sie umhüllenden Dyson-Sphären herrschen würden. Die x-Achse gibt die Schwerebeschleunigung an, die y-Achse die Temperatur und die blauen Linien entsprechen den verschiedenen weißen Zwergen (Bild: Semiz und Oğur, 2015)

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Kommentare (23)

  1. #1 advanced deep space propeller
    1. April 2015

    es gab auch schon Suchprogramme mit IRAS:
    http://home.fnal.gov/~carrigan/infrared_astronomy/Fermilab_search.htm

    auch in den WISE und Kepler- Daten wird gesucht:
    http://www.centauri-dreams.org/?p=25064

    sure thing, warum nicht? who knows, was es noch zu finden gibt 🙂

  2. #2 Bullet
    1. April 2015

    @Florian:

    und wenn man sich die richtige Art von weißen Zwerg aussucht, würden auf ihrer Außenseite Temperaturen von -25 bis 35 Grad Celsius herrschen und das bei Erdschwerkraft.

    Moment: diese Dyson-Sphäre wäre von der Innensonne erwärmt wie ein Ofen, und man könnte auf der Außenseite leben – nur natürlich in ewiger dunkler Nacht? Und wer Sonne sehen will, der nutzt einen der großen Tunnelschächte zur Innenseite (auf der die Sonne von unten scheint)?
    Ich habe arge Probleme, mir vorzustellen, wie da das Wärmegleichgewicht erhalten bleiben soll, wenn die komplette Außenfläche der Dyson-Sphäre bewohnt werden soll. Da wären isolierte Habitate mit Atmosphäre unter einem Deckel vielleicht besser.

  3. #3 Florian Freistetter
    1. April 2015

    @advanced: Über die IRAS-Suche hab ich früher mal nen Artikel geschrieben. Müsste auch im Text verlinkt sein.

  4. #4 Alderamin
    1. April 2015

    @Bullet

    diese Dyson-Sphäre wäre von der Innensonne erwärmt wie ein Ofen

    Fußbodenheizung.

    nur natürlich in ewiger dunkler Nacht?

    Wie wäre es mit Fenstern im Boden? Und Reflektoren darüber? Oder gar einer durchsichtigen Sphäre?

    Ich habe arge Probleme, mir vorzustellen, wie da das Wärmegleichgewicht erhalten bleiben soll, wenn die komplette Außenfläche der Dyson-Sphäre bewohnt werden soll

    Mit einer isolierenden Atmosphäre? Bei uns auf der Erde erwärmt sich auch am meisten der Boden, und der erwärmt dann per IR-Strahlung die Luft. Denkbar ist viel…

  5. #5 Spritkopf
    1. April 2015

    @Bullet

    Ich habe arge Probleme, mir vorzustellen, wie da das Wärmegleichgewicht erhalten bleiben soll, wenn die komplette Außenfläche der Dyson-Sphäre bewohnt werden soll.

    Was auch noch ein lustiges Problem darstellen würde: Wie will man die Kugel am Implodieren hindern? Wenn auf der Außenseite die Schwerkraft des weißen Zwerges wirken soll, darf die Sphäre ja nicht rotieren, sprich, sie muss sich komplett selbst tragen. Und für das Bogenbrückenprinzip ist die Oberfläche nicht gewölbt genug.

  6. #6 Alderamin
    1. April 2015

    @Spritkopf

    darf die Sphäre ja nicht rotieren

    Selbst wenn sie rotierte, würde das nur den Äquator tragen. Die Pole würden ruhen und ihr volles Gewicht aushalten müssen.

  7. #7 Florian Freistetter
    1. April 2015

    Jetzt werde ich langsam ein wenig paranoid. Den Artikel über die Dyson-Sphären hier habe ich schon Anfang März geschrieben (weil ich demnächst 3 Wochen Urlaub mache, habe ich viel vorgearbeitet). Dass er gerade heute erscheint, ist Zufall und hat sich aus meiner Planung ohne speziellen Grund so ergeben. Und trotzdem finde ich GENAU HEUTE beim Kopp-Verlag einen Artikel über das exakt gleiche Thema: http://info.kopp-verlag.de/neue-weltbilder/neue-wissenschaften/andreas-von-r-tyi/fremde-zivilisationen-dyson-sphaeren-in-neuem-licht.html

  8. #8 Spritkopf
    1. April 2015

    @FF
    Naja, das Paper von Semiz und Oğur ist zwei Wochen alt und sowohl du wie auch der Kopp-Autor beziehen sich darauf. Wenn man die Zeit rechnet, bis die Information über das Paper zu euch gedrungen ist, Ihr beide das Paper heruntergeladen, gelesen und darüber eure Artikel geschrieben habt, erscheint mir das jetzt nicht sooo ungewöhnlich, dass beide Artikel genau 14 Tage danach erscheinen.

  9. #9 gnaddrig
    1. April 2015

    @ Spritkopf (#5):

    Wenn auf der Außenseite die Schwerkraft des weißen Zwerges wirken soll, darf die Sphäre ja nicht rotieren, sprich, sie muss sich komplett selbst tragen.

    Wieso? Die Schwerkraft wirkt doch unabhängig davon, ob die Sphäre rotiert. Wenn jemand auf der Sphäre steht und einen Gegenstand fallen lässt, fällt der in Richtung Mittelpunkt, egal ob die Sphäre rotiert oder stillsteht. Oder habe ich da was Fundamentales übersehen oder missverstanden?

  10. #10 Spritkopf
    1. April 2015

    @gnaddrig

    Wenn jemand auf der Sphäre steht und einen Gegenstand fallen lässt, fällt der in Richtung Mittelpunkt, egal ob die Sphäre rotiert oder stillsteht.

    Wenn die Sphäre rotiert, drückt dich die Zentripetalkraft nach außen und wirkt der Gewichtskraft entgegen. Allerdings in Abhängigkeit von der Rotationsgeschwindigkeit und vom Breitengrad, auf dem du dich befindest, wie Alderamin schon angemerkt hat.

  11. #11 gnaddrig
    1. April 2015

    @ Spritkopf: Ja, aber wie schwach soll die Schwerkraft denn sein, dass es für Leute, die auf der Sphäre herumlaufen, einen relevanten Unterschied macht? Auf der Erde ist der Effekt doch zu vernachlässigen, sonst würde man in der Nähe der Pole sicher unter dem eigenen Gewicht zusammenbrechen.

    Dass schon vergleichsweise geringe Kräfte bei so instabilen Dingern wie diesen Sphären einen merklichen Unterschied machen können, glaube ich gern. Aber könnten so wackelige Sphären überhaupt nennenswerte Lasten tragen? Immerhin wird ja hier über eine Bleibe für die Menschheit nachgedacht…

  12. #12 wereatheist
    1. April 2015

    Man müsste die Sphäre “nur” soweit elektrisch aufladen (z.B. indem man Elektronen ins offene Weltall schiesst), dass die elektrostatische Abstoßung die Anziehung durch den weißen Zwerg kompensiert 😀

  13. #13 Artur57
    Mannheim
    1. April 2015

    Noch eins: die Sonne verliert ja pro Sekunde etwa 1 Million Tonnen an Masse, hauptsächlich durch den Sonnenwind. Steckt sie mühelos weg, allerdings über Jahrmilliarden nicht. Der Weiße Zwerg wird also deutlich leichter sein als die heutige Sonne.

    Jetzt hat das wiederum zur Folge, dass die Planeten nach außen rücken und es da noch kälter wird. Kann man nichts tun? Ja doch: jedes Swing-By-Manöver eines Satelliten bremst die Planeten aus und man muss den Effekt nur entsprechend groß machen, damit dies wirklich bemerkbar wird. Der gebremste Planet wird sich auf einer sonnennäheren Bahn wiederfinden, trivialerweise.

    Ein Raumschiff in Zeppelingröße und mit diesem ein Swing-By-Manöver nach dem anderen an abwechselnd allen Planeten. Da kann man richtig Fahrt aufnehmen und man kann sich da in die Nähe der Lichtgeschwindigkeit katapultieren. Wobei der Effekt durch die relativistische Masse nochmals verstärkt wird. Wir haben also: nach innen rückende Planeten und ein fast lichtschnelles Raumschiff.

    Das ist die philosophische Dimension des Ganzen: das Ausglühen der Sonne zwingt uns, endlich einmal diese Bedenkenträger zu überhören und uns auf den Weg zu anderen Galaxien zu machen. Es hat alles seinen höheren Zweck.

    Dies verallgemeinernd: Besucher aus fremden Welten stammen wohl überwiegend aus Sonnensystemen mit Weißen Zwergen. Vorher werden, wie bei uns, die Bedenkenträger dominieren.

  14. #14 Steffmann
    1. April 2015

    Ja, man könnte mit dem heutigen Wissen schon sehr viel anfangen. Von Dyson-Sphären zu sprechen, ist in der Theorie nett, aber angesichts der Tatsache, dass wir 55 Jahre nach der Mondlandung immer noch kein ausreichendes Konzept haben, um Nutzlast kostenneutral (zum Nutzen) und ressourcenschonend ins All zu bringen, wenig vielversprechend. Apropos Ressourcen, wo soll denn das Zeug für die Dyson-Sphäre herkommen ? Ja, ich weiss, darum ging es in dem Artikel gar nicht. Aber der Hinweis, es hätte mit der heutigen Realität nichts zu tun, verschleiert, dass es auch mit der zukünftigen Realität nichts zu tun hat.

  15. #15 Florian Freistetter
    1. April 2015

    @Steffmann: “Ja, ich weiss, darum ging es in dem Artikel gar nicht.”

    Und wird trotzdem im Artikel erwähnt…

  16. #16 Musenrössle
    1. April 2015

    Was ich bis heute nicht verstanden habe:

    Wenn in Weissen Zwergen keine Fusion mehr stattfindet, woher kommt dann die Energie für Licht und Warme, die sie trotzdem immer noch abstrahlen?

    Dass sie noch eine Weile quasi nachglühen ist klar, aber über Millionen Jahre oder noch länger?

    Das müssen doch immer noch enorme Energiemengen sein, die so ein Weisser Zwerg ständig abstrahlt.

    Warum geht denen nicht irgendwann die Restenergie aus, so dass nur noch ein Haufen langsam erkaltender Schlacke übrig bleibt?

  17. #17 JaJoHa
    2. April 2015

    @Musenrössle
    Das die so lange Nachglühen kann man folgendermaßen erklären:
    Die abgestrahlte Energie hängt von der Fläche und der Temperatur (in der 4 Potenz) ab (Stefan-Boltzmann-Gesetz). Jetzt ist so ein weißer Zwerg aber (relativ) klein, das reduziert die abgestrahlte Leistung. Zusätzlich nimmt die Leistung ab, wenn die Temperatur sinkt und das verlangsamt das abkühlen zusätzlich.
    Auf der anderen Seite hat der Zwerg aber reichlich Energiereserven. Der fängt mit sehr hohen Temperaturen an und ist schwer. Dazu kommt, das er beim Abkühlen etwas schrumpfen wird (Strahlungsdruck und andere Effekte hängen von der Temperatur ab), was etwas Energie freisetzt, außerdem können Phasenübergänge Energie freisetzen.
    Irgendwann wird er die gleiche Temperatur wie seine “Umgebung” (das sollte vorallem die Hintergrundstrahlung mit derzeit 3K) haben. Aber das dauert ernorm lang, weil er immer langsamer abkühlt. Einer der kältesten hat etwa 3700 K und ist ca 12 Milliarden Jahre alt. Der strahlt im Vergleich zu einem weißen Zwerg mit der zehnfachen Temperatur zehntausend mal schwächer. Nimmst du die Wärmekapazität als konstant an, dann sinkt die Temperatur des kalten Zwergs ebenfalls zehntausend mal langsamer, als das bei dem heißeren Zwerg der Fall ist.
    Ist das verständlich?

  18. #18 Florian Freistetter
    2. April 2015

    @Musenrössle: “Warum geht denen nicht irgendwann die Restenergie aus, so dass nur noch ein Haufen langsam erkaltender Schlacke übrig bleibt?”

    Genau das passiert ja. Aber so ein weißer Zwerg ist immer noch enorm groß. Und es DAUERT bis der auskühlt – ein paar Billionen Jahre…

  19. #19 knorke
    2. April 2015

    Sogar unsere Erde gibt ja noch Energie ab – und die hat nie kernfusioniert und geistert auch schon 4,5 Milliarden Jahre hier rum – insofern sehe ich da kein Problem bei nem weißen Zwerg.
    Mit der Sphäre Drumherum das ist natürlich in jeder Hinsicht gewaltige Zukunftsmusik, ich stelle mir so einen Ort auch recht trist vor – ist die Sphäre eigentlich durch das Magnetfelt vom weißen Stern Zwerg geschützt vor der Strahlung im All? Und wenn ja, muss die Sphäre nicht auch dick genug sein, um die Strahlung vom Zwerg selbst abzuschotten? Und ist das Magnetfeld von so ‘nem weißen Zwerg nicht viel stärker als hier bei uns? Wie schirmt man da seine PS 9.000.000 gescheit ab, dass man Tomb Raider 9.000.015 zocken kann?

  20. #20 klauszwingenberger
    2. April 2015

    @ Musenrössle:

    Der Strahlungshaushalt eines weißen Zwergs ist auch ein schönes Beispiel dafür, dass man sich nicht von Alltagsanschauungen in die Irre führen lassen solle.

    Betrachtet man einen erhitzten Körper auf der Erde, und wenn’s ein Heizkörper ist, dem man die Zufuhr abgedreht hat, dann wird der zugegebener Maßen ziemlich schnell kälter. Der Grund dafür ist aber nicht in erster Linie der, dass er seine Wärme abstrahlt, sondern die Anwesenheit einer Atmosphäre, die den größten Teil der überschüssigen Wärme ableitet. Wärmeleitung ist viel effektiver als Wärmestrahlung. Ein Himmelskörper, der praktisch im Vakuum nur abstrahlen kann, braucht dafür eben ziemlich lange.

    Dazu kommen die Effekte, die JaJoHa genannt hat – und so kommen die Billionen Jahre zusammen.

  21. #21 gnaddrig
    3. April 2015

    Bevor man sich Gedanken darüber macht, ob, wo und wie man sich ein neues Habitat in Form einer Dyson-Sphäre macht, müsste man natürlich erstmal ein Eck finden, wo man das Roter-Riese-Stadium der Sonne übersteht. Auf der Erde wird es dann ja eher ungemütlich, wie ich Wikiepedia entnehme.

    Andererseits, um die Dyson-Sphären nutzen zu können, muss man Weltraumumzüge auch können. Da ist die Flucht vor dem Roten Riesen sicher eine gute Übung…

  22. #22 Howie Munson
    4. April 2015

    @Steffmann: was soll “kostenneutral zum Nutzen” denn bitte bedeuten, wenn z.B. Astra-Satelliten nicht darunter fallen?

    Und wieso ist “kosteneutral und resourcenschonend” überhaupt ein Argument bei der Machbarkeit? War beim “Wettlauf zum Mond” doch auch keins. Deswegen erscheinen die jetzigen Fortschritte vielleicht unheimlich klein, eben weil man jetzt einen deutlcih kleineren Anteil der Wirtschaftleistung in die Raumfahrt steckt.

  23. #23 Steffmann
    5. April 2015

    @Howie:

    Der Wettlauf zum Mond fand unter einer ganz anderen Prämisse statt. Da spielten Geld und Ressourcen keine Rolle. Hinzu kam, dass man sich damals (vor gerade mal 50 Jahren) gar nicht vorstellen konnte, dass die Ressourcen knapp werden könnten.

    Heute ist in der Raumfahrt kosteneutral und ressourcenschonend das Totschlagargument schlechthin. Es gibt keine politisch motivierte Finanzierung mehr, noch nicht mal bei den Chinesen.