外星巨型建筑物是否真实存在?这不寻常的讯号到底是什么?

(图源:public domain art by CapnHack)

2018年年末,一颗由NASA开普勒探测器观察的恒星因周边出现了不寻常的信号上了头条。并且难以被解释:大量不同数量的被阻挡的光线。很快,各种猜疑开始流传开来,包括来自宾州州立大学的天文学教授杰森·莱特提到在光里五个不同的光暗变化并不是按一定的时间间隔发生的,它们可能比行星、彗星、尘埃甚至超大质量的环状星系要更神奇。

(图解:太阳系外的环系统围绕着年轻的巨行星或褐矮星J1407b假想图;图源:Ron Miller)

这有可能是外星人在他们居住的星球附近建造的巨型建筑物来利用它的能量。

但这一切真的可能发生吗?让我们来深入地研究这些证据。当我们放眼望去银河系的恒星,在其他恒星周围有一些行星的特征。在这里我们可以通过两种主要途径来识别他们:

1.中天法,当我们测量一颗恒星在一段时间内的光量,要注意观察其他行星从我们望远镜的视线之间穿过出现的的任何周期性下降。

2.恒星摆动法,我们测量母星原理和靠近我们眼睛的周期性运动,其相对的蓝移和红移则能够告诉我们那个恒星的质量和轨道半径。

(图解:径向速度法;图源:ESO, under the Creative Commons Attribution 4.0 International License.)

但是每隔一段时间,这些方法的其中一种会告诉我们关于恒星一些有趣的发现。特别是中天法,它通常会定期的显示周期性下降——就像地球围绕太阳公转一样。以及不及母星1%的光量。当你考虑我们太阳系内最大的恒星——木星,只有太阳10%的直径,也就意味着其圆盘的大小从远处看只遮挡了太阳的圆盘和光线的大约1%。

(图解:上图为原作者从一颗和太阳大小差不多的恒星上提取了开普勒光曲线,并模拟了不同类型的行星经过时产生怎样的影响;图源:Matt of the Zooniverse/Planet Hunters team)

大多数被美国航天局NASA的开普勒探测器发现的行星都是如此。在几年的时间内,它观察了大约15万颗恒星,并通过这种方法发现了数千颗候选行星。第一颗(也是最容易)被发现的行星通常是围绕低质量母恒星的巨型行星。他们通常会:

1.相对于我们,更有可能从恒星的视线前方经过。

2.最大的行星比小行星阻挡更多的光。

3.小行星的光有更大几率被尺寸相当的行星挡住。

4.行星的轨道越近,我们可以建立更多的“经过”数据来尝试并且测试信号。

结果是一组最初被倾向于支持这些类型的世界的候选行星,但随着时间推移,我们能够捕捉到更多更远更小的行星,包括几个和地球尺寸相似(甚至更小的),并且在可能适宜居住的星球周围的行星。

(图解:截至至2015年六月23号新的开普勒候选行星点状图;图源:NASA Ames/W.Stenzel, of the Kepler planetary candidates as of July 2015.)

以上这些代表着候选行星围绕的“普通”恒星。但是在这些数据里也有一些奇怪的地方,比如当视倾角有以下特征之一(或更多):

·非常大,视倾角不超过1-2%,但很有可能大于10%

·不规则,或者没有我们经常能从行星探测到的周期性信号

·有着奇怪的“轮廓”,它并没有逐步变大而阻挡大部分光线,而是保持在原处,并且快速而平稳的恢复到正常。

·对于观测到的亮度“下降”现象来说,这是一个非常长的周期,在此期间,一个单独的近距离行星被排除在外。

特别的是,一颗一场的恒星——KIC 8462852——引起了人们极大的兴趣。

(图源:Tabby Boyajian and her team of PlanetHunters)

它不符合以上任何一条特征,似乎也并不符合任何标准的能够解决过去类似的谜题的解释。例如:

·从星际空间经过恒星表面的单个大型物体可以以任意大小暂时的阻挡光,但不会重现。

·一个原行星会有大量阻挡光线的团块,但会以周期性的间隔出现,并在红外数据集中出现。

·一个双星伴星可能会引起两种不同程度的大倾角——一种是主星在次星前面经过时的倾角,另一种是次星在主星前面经过时的倾角——但是这种情况会以非常规律的周期再次发生。

·又或是一块行星会彗星的碎片导致的一大片聚集了各种原料的“云”从恒星的表面经过,使其亮度严重降低。

我们找到了一些关于已有观察进展而其谜团只会越变越大的恒星系统的有趣发现。

(图解:凯克望远镜通过自适应光学系统调整得到的恒星KIC8462851的红外线成像,图中显示了被探测的伴星的离距为2英寸,绝对星等值等于3.8;图源:凯克望远镜via T. S. Boyajian et al.)

该恒星有一个双星伴星,但它是在间隔2弧秒的情况下被检测到的。据估计,这两颗恒星之间的距离约为1500光年,这意味着两颗恒星围绕彼此运行的距离不小于地球到太阳距离的900倍。如果他们之间互相湮没,他们的周期会是几千年。这些恒星中的任何一颗(或每一颗)都很可能有更接近恒星本身的双星,并且导致了更大的倾斜,但这两个恒星不能引起信号。

我们以及通过使用红外线和紫外线这个星系进行了成像,这足已排除原行星盘的可能性。

(图源:左侧为红外线成像:IPAC/NASA (2MASS);右侧为紫外线成像STScI (GALEX))

从红外线成像可以看出,该星系缺少任何原行星盘的结构特征。但是这并不代表着没有离星系非常近的碎片,就像一个大而厚的相当于我们的小行星带,但是没有传统的原行星盘可以延伸很长的距离。这个在预料之中‘这颗恒星显示出的特性(从它的光来看)告诉我们至少有数亿年的历史,而且它周围不太可能还有一个与恒星和行星形成有关的圆盘。

尽管如此,圆盘的缺失以及一个老恒星这样的结合不利于内盘的存在。举个例子,恒星Eta Corvi——展现了相似的光学特征——能够通过红外线辐射,因为外部圆盘是用来补充内部圆盘的,而内部磁盘会在较短的时间内被吞噬。换句话说,恒星Eta Corvi不断受到彗星的撞击,这导致了它奇异的特性。

(图解:这是一副绕着一颗离我们很近的恒星Eta Corvi的彗星风暴的图片;图源:NASA / JPL-Caltech

但是恒星KIC 8462852却有所不同。这是否意味着我们应该回到最初的解释:外星巨形建筑?

如果你有这样的想法。那将是非常不科学的!是的,曾经被认为是最好的解释——彗星群的解释——现在由于后续的数据而不再受欢迎。但也做了很多后续工作,包括:

·由SETI带领的无线电波信号搜寻,但一无所获。

·通过红外线搜寻过量的辐射,却没有任何值得注意的东西。

·对19世纪和20世纪照片底片的档案研究表明,在过去的一个世纪里,这颗恒星的亮度降低了大约20%。

最后一项倒是很有趣!

(图解:恒星KIC8462852以及两颗恒星的光变曲线;图源:Bradley E. Schaefer)

目前已经有其他除了外星人的常规可能性,包括星际尘埃,环状行星,一个双星(或者三星,或更多)系统。但是如果随着时间的推移,这颗恒星在逐渐地消失,这暗示着它正有些奇怪的举动,例如不均匀地堆积星际物质或者让这星系里的一颗行星经历一次解体事件。(但如果你把赌注押在外星人身上,那么“巨型结构”可能会变得越来越完整,并在这段时间里逐渐挡住越来越多的光。)

我们已经在太阳系见过卫星上巨大的陨石坑,几乎有整个月球那么大。对更大的行星(地球、超级地球或海王星大小的行星)的更大的撞击可能会完全摧毁它。在太阳系内部形成一个碎片环(或者一系列环),周期性地掠过恒星。

(图解:一个现在不受欢迎的“粉碎的彗星”场景。但是一个被摧毁的星球的情景是真实存在的。图源:NASA/JPL-Caltech)

我们经常发现——当我们遇到意想不到的天文信号时——我们的想象力也随我们而去,让我们立刻得出关于我们最大的希望或恐惧的结论,就像我们可以接触到的有感知能力的外星人的存在一样。但在真实世界里,每一次到目前为止,都展示了它更加多元、复杂,以及富有我们曾经意识不到的现象,包括类星体、脉冲星、系外行星以及更多的存在。我们还没完全排除外星巨形建筑的可能性,但是我们最有可能看到的是一种新的自然现象,其起源依旧未知。接下来的观察,尤其是那些预定在2017年进行的观察,当另一个重大的“凌日”事件预定发生时,将教会我们更多的东西。

在那之前,保持开放的心态,但不要让你的想象跑的太远!

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3.Ethan Siegel -质子教授

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