Сфера, предложенная Фрименом Дайсоном в 1960 году, предлагает объяснение тому, как передовые цивилизации могли бы удовлетворять свою потребность в энергии, необходимой для исследования космоса. По мере развития ей требуется все больше энергии, и в итоге единственный реалистичный источник, который ей остается, это солнце. А для того, чтобы собрать как можно больше этой энергии, нужно построить вокруг звезды сферу.

Первоначально сфера предполагалась оболочкой, вращающейся вокруг солнца. Позже была предложена более правдоподобная конструкция — «рой Дайсона», то есть группа объектов, расположенных по орбите. Были и другие варианты.

По количеству необходимой энергии цивилизации могут подразделяться на несколько типов, предложенных Николаем Кардашевым в 1964 году. По его оценкам, для того чтобы цивилизация перешла от планетарного типа к звездному, ей нужно в 10 миллиардов раз больше энергии. Здесь-то и может пригодиться сфера Дайсона. И построить ее смогут только цивилизации звездного или галактического типа. Для сравнения: человечество пока даже не считается цивилизацией первого, планетарного типа — до этого нам еще лет 100–300.

Исследователи из Национального университета Цинхуа рассмотрели другие источники энергии для цивилизации II типа, рассказывает ZME Science. Один вариант — инвертированная сфера Дайсона, когда источник энергии расположен вокруг, а не внутри. В таком случае, лучшим кандидатом было бы реликтовое излучение. Сейчас его температура близка к низшей из возможных (2,73 К), но в начале времен она была намного выше. Вселенная могла стать обитаемой при температуре реликтового излучения примерно 300 К, и, если некая цивилизация зародилась в эту эпоху, она могла воспользоваться энергией такого типа. Однако, расчеты показали, даже в ранней Вселенной энергии реликтового излучения недостаточно, чтобы поддерживать цивилизацию звездного типа.

Другой вариант, который рассмотрели ученые — излучение Хокинга, которое, вопреки общей теории относительности, может просачиваться из черной дыры в виде квантовых частиц. Однако если разместить сферу Дайсона вокруг черной дыры, то свечения излучения Хокинга не хватит для выработки энергии.

Другое дело — аккреционный диск, состоящий обычно из пыли и другого диффузного материала. В результате трения температура в нем может быть достаточно высокой, а если сама дыра не слишком большая, то цивилизация II типа сможет построить вокруг нее сферу Дайсона. Цивилизация III типа сможет освоить даже черную дыру средней массы.

Выбор точного места размещения сферы вокруг черной дыры — тоже непростая задача. Слишком далеко — и производительность будет снижена. Слишком близко — и потребуются материалы, способные выдерживать жар до 2700 градусов Цельсия. Также нужно рассчитать количество объектов, необходимых для сбора энергии и многое другое.

Для того чтобы современные астрономы могли попытаться обнаружить такие цивилизации, им следует искать тепловыделение и обращать внимание на любые необычные сигналы. Впрочем, заметить что-либо вблизи черной дыры крайне непросто.