ダイソン球は自己維持が可能か？最新理論が解き明かす巨大構造物の「受動的安定性」

天体物理学の分野における最新の理論的研究が、ダイソン球や恒星エンジンといった、恒星エネルギーを効率的に回収するための仮説上の巨大構造物（メガストラクチャー）の耐久性について、画期的な見解を提示しました。英国ストラスクライド大学のコリン・マキネス教授が主導したこの研究は、これらの大規模な人工構造物が「受動的安定化」と呼ばれる状態に達する可能性を示唆しています。これにより、絶え間ない能動的な保守管理や軌道修正を必要とせず、宇宙空間において極めて長期間にわたりその構造を維持できる可能性が浮上しました。

マキネス教授によるこの研究成果は、2026年1月15日付でオンライン公開され、学術誌「王立天文学会月報（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）」に掲載される予定です。本論文では、これらの巨大構造物を単なる点質量としてではなく、広がりのある物理的実体として再定義しています。このアプローチにより、物体に作用する重力や放射圧の相互作用をより精密にシミュレーションすることが可能となりました。これは、1856年にジェームズ・クラーク・マクスウェルが土星の環の不安定性に関して導き出した古典的な理論を現代的に拡張したものであり、人工的な巨大構造物においても安定した平衡状態を達成できることを示しています。

鏡を利用して恒星の熱を特定の方向に反射させ、その反作用で推進力を生み出す「恒星エンジン」の構想において、その安定性は質量の分布状況に深く依存します。マキネス教授のモデルが予測するところによれば、構造物の質量の大部分が外縁部の高密度なリング状の部分に集中している場合、恒星からの重力と放射圧が互いに相殺し合い、受動的な安定性が確保されます。この物理的バランスが保たれることで、恒星系全体をあたかも制御可能な巨大な宇宙船のように運用できる可能性が示唆されています。

一方、無数の小さな鏡や太陽光パネルの群れ（スウォーム）で構成される「ダイソン球」においては、自己組織化の原理が安定化の鍵を握ります。研究では、パネル群の密度が恒星の光を十分に遮蔽しつつも、軌道位置を根本的に変えない程度の適切な範囲にある場合、各コンポーネントが自然に安定した配置へと再編されると推測しています。この重力的な引力と光の圧力による絶妙な均衡は、外部からの継続的な介入を必要とせず、数百万年という途方もない歳月にわたってシステムを機能させ続ける基盤となり得ます。

この研究は、地球外知的生命体探査（SETI）の文脈においても極めて重要な意義を内包しています。安定したメガストラクチャーは、遠方の宇宙から観測可能な「テクノシグネチャー（技術文明の痕跡）」を残す可能性が高いからです。ストラスクライド大学で工学の教授を務めるマキネス氏は、宇宙工学における長期的な物理的影響の理解に大きく貢献しました。本研究は、物理的な実現可能性の議論から、将来の天文学的調査で捉えられるべき具体的な観測対象へと焦点を移すものであり、自然現象では説明のつかない異常な光度変化を探索する上での重要な指針となるでしょう。