塔比之星的亮度异常反应将永远会是一个谜吗?

简介:戴森虽然逝世,但其外星巨型结构的思想将永存。

弗里曼•戴森寻找外星人的想法早已经融入文化之中。

一名艺术家对“戴森球体”的解释,一个用来包裹恒星开采恒星能的人造天体。(图源: Vedexent/wiki/CC-BY-2.5)

戴森虽已离去,但其著名的寻找外星人想法也许将长存下去。戴森,著名量子物理学家,于2月28日逝世,享年96岁。在2003年采访中,他回忆到他最先是怎样提出“戴森球体”理论的,这种理论可能会暴露先进外星文明的存在。1960年在《科学》杂志上发表的《人工恒星红外辐射源的搜寻》论文中提出这一理论。戴森在论文中写到,科学家开始用射电望远镜搜寻外星文明迹象。这种无线电是用来搜寻外星人的一种巨大介质,但前提要外星人乐意交流。如果外星人保持沉默,你需要用红热传感器寻找它们从太空中排放出的废热量。

“不幸的是,我在评论最后补充说,我们正在寻找人造生物圈” 2003年,戴森在一个45分钟的采访中说道,该采访视频可见于 YouTube's MeaningofLife。tv channel)。他设想的是一个从远处看可能是伪装成尘埃的卫星云物体,他又说道,他的这个选词却燃起了偶然的经典传奇。科幻作家运用这个理论想象生物云圈成一个球体—它一定是个巨大的圆球。除此之外,还产生了一些怪诞的奇想,最终体现在电影《星际迷航》里。

2000年3月22日在纽约联合国教堂中心的物理学家弗里曼•戴森 (图片:乔恩·纳索/纽约每日新闻档案-盖蒂拍摄)

戴森的一个女儿送给他一盒录像带是关于1987年《星际旅行:下一代》也叫《遗物》,戴森说道。这个剧情是在著名的联邦星舰企业号上听到一个痛苦的呼叫之后展开的。该片的影迷回忆到这部剧是《星际迷航:原初系列》的续集,该剧中由詹姆斯·杜汉出演蒙哥马利·斯科特也叫斯科提的角色。舰队人员在太空中搜寻呼叫的源头,并发现了包围着恒星的巨大戴森球体(描绘成了固态球形物体)。根据“星际迷航”阿尔法记忆粉丝网站的说法,如果我们要在自己的太阳系建立这样的球体,它就要足够大,大到能够延伸到像金星的轨道一样(该剧解释戴森球体有地球轨道三分之二大,而金星的轨道更大一些。)“我看过这部片子,是的,它非常明确地标记为戴森球体; 观看时很有趣,但这纯粹是胡说八道,”戴森在采访中说道。他还说“戴森球体”是一种误称,因为他最初有这灵感是来源于科幻作家奥拉夫•斯特普尔顿于20世纪30年代在小说《造星者》中提出的构想。

通过包裹恒星开采恒星能的人造天体, 先进文明也许能创造出来(图源:卡尔•卡特,艺术家信息图)

《遗物》向我们展现出当前对戴森球体理论的普遍流行理解,它设想出一种包裹恒星以尽可能地摄取恒星能量的巨型结构。因此, 能够想象到在2015年科学家宣称一颗恒星呈现异样变化,其亮度变化波动不明显时人们有多震惊。观测团队提出多种猜想,其中就包括这也许是现实世界中戴森球体的实践。

恒星(名为KIC8462852)虽然是一个不显眼的物体,但比太阳更热更亮,在宇宙术语中它离我们不远, 该星位于天鹅座,距离地球大约有1480光年。研究者用能一次观测恒星数十年寻找系外星的任务设计获取到了该恒星异常的光线波动。开普勒太空望远镜传回的数据显示出该恒星亮度在几天或一周内亮度一次骤降22%。实际上,它不是由天文学家首先发现的,而是公民科学家通过星系动物园网站上众包星际猎人项目检查开普勒工作时检测出的。

2015年由(前美国耶鲁大学和现路易斯安那州立大学)天体物理学家特贝莎·柏亚金领导的研究团队首次无法解释比如尘埃等自然现象的变暗变亮。这个团队在《皇家天文学会月报》上发表的论文迅速引起巨大反响,称这颗恒星俗称为塔比之星(Tabby's star),发现之后官方名为博亚吉安之星(Boyajian's star)。她向太空站透露出戴森球体的想法归功于她的一名同事,而不是她。这篇论文最好的一个结果是它推动了天文学家和其他探寻外星文明的研究员之间更多的合作,她在采访中补充道:“我们仰望同一片天,追寻同一个目标,但我们没有很好地融入一起。我们不参加同一场会议,甚至我们不读同一篇的文章。”

另一个对公众的积极影响是柏亚金的团队有时间关注艾伦望远镜阵列(ATA), 一个由搜寻地外智慧生命研究所(SETI)操作的北加州42个广播电台的网络。大多数望远镜的观测时间是有限的,因此,团队需要就他们计划怎么利用这段时间编写提议。这些提议需要由同行的其他天文学家进行复查,以此决定谁可以在预定的时间段内使用望远镜。柏亚金和同事写了一页提议,该提议一开始就遭到拒绝。

但他们收到一封邀请涵关于可以随意使用艾伦望远镜阵列“因为这有益于公众,”她说道。这额外使用望远镜的时间帮助柏亚金团队有了短暂的休息。2017年,当这望远镜瞄准它时,这颗恒星多次变暗又变亮,正如她的团队2018年在《天体物理学杂志快报》上发表的一篇论文中所讨论的那样。“这真的太令人激动了,因为我们能够实时观察到这一点并触发其他观测结果,从而真正研究这颗恒星前方发生的事情,”柏亚金回忆着。她又说道,其结果是我们得到了“完整的数据量”,因为他们检测出了在不同颜色光线下恒星的亮度。

柏亚金说当研究团队发现与红光相比蓝光受到阻碍更多, 这就提出了这个阻碍物不是固体而是像一个完美的科幻戴森球体。“你能想象到如果在光源前面有一些固体,它将完全阻碍所有的光,”柏亚金解释。

到2019年,部分天文学家支持某些解释比如成群的彗星或者成团的尘埃云导致了这颗恒星的怪异行为,但柏亚金认为这颗恒星值得更多地研究。(事实上,她正在写一些关于KIC8462852恒星的新论文。)“我们仍需要对它做出一个自然解释,”她说道,“通常情况下,当有尘埃围绕恒星时,会有超量的红外线,这就意味着在红外线中有更长的光波发光,但我们完全没看到。”“在这些观察之上,”她继续说,“我们关于这颗恒星有另一个非常奇怪的问题, 那就是它不仅在短期内亮度下降,而且它这种长期变化可以追溯到一个世纪以前。之前它比现在亮20%以上。这一切都太混乱了。”

一部分人坚持戴森球体假设,柏亚金说,这就引出了另一个观点:也许该结构随着时间推移会改变光的模式。她又补充道,在他们研究团队找到另一颗类似的恒星作对比分析之前,恒星KIC8462852也许一直是个谜。

“大自然远比我们更具创造力,”她说,也许美国航天局NASA的凌日系外行星勘测卫星(TESS)可以在其研究的天空区域之一中提取信号,只要该信号是在300天内产生的。开普勒,相比之下,观测同一个区域四年,包括其中两年恒星KIC8462852在突然变暗之间处于休眠状态。凌日系外行星勘测卫星(TESS)每27天在天空中不同的区域旋转,并且约一年一次从南到北切换半球视角(反之亦然)。它的部分视域在旋转过程中相互重叠,从而允许一小块区域可以一次研究几个月。

来自欧洲的盖亚飞行计划发出的“啊哈”信号的可能性更小。这个飞行计划监测着十亿颗恒星运行和亮度变化的特性。柏亚金说自从盖亚持续在天空不同的位置运转后,它便不能长期监测—意思是如果它发现一些有趣的现象,那么任何观测都将是短暂的,并且它还要对另一个任务进行跟踪。

在国际对她的发现正值激动之时,她收到了一封来自戴森熟人的信让她跟一位非常著名的物理学家联系,当时戴森91岁。她发了邮件给戴森,简短地说明了她的工作,以及科学家怎样努力解释恒星KIC 8462852的行为。令她高兴的是,戴森在十五分钟之后就回复并祝贺了她。

“这是天体动物园中一种新型生物,它将变得很重要,”柏亚金读了一部分戴森回复她的邮件。他把她团队的发现与19世纪70年代美国帆船座(Vela)卫星发现的伽马射线爆发进行了比较,设计这些卫星主要是为了检测核试验。戴森在邮件中写到伽马射线爆发发现背后团队中的一个成员向他透露了这个发现,并称这些研究人员“犹豫是否要公布这个发现”因为“这爆发似乎是在挑战物理学定律。”(仅一会儿,伽马射线爆发产生的能量跟太阳在其百亿年寿命中产生的一样多。)戴森鼓励他们向公众展示目前的发现,并相信随着时间变化将会涌现其他解释。因此出版社需要先行一步,并会擦出数十年内数种竞争性解释的火花。

一代人之后,1991年美国宇航局的康普顿伽玛射线天文台发射升空,发现每天平均一次爆炸,该爆炸是从空中散发出的。康普顿发现这些爆发成两种特点—寿命更长和寿命更短—直到2005年才确定这两种来源。寿命长的爆发来自于非常激烈的超新星爆发就是熟知的超巨新星。寿命短的爆发产生在两个残余恒星(称为中子星)相互碰撞形成黑洞时,或者黑洞吞噬中星子时。

(当两颗中子星合并时,发生伽玛射线爆发。图源:搜狐)

“这是一封可爱的邮件”柏亚金谈到戴森的话时说。他的理论仍然与天文学相关,她补充说, 科学家一直在试图解决一个问题,为什么我们还没有发现智慧外星人,在巨大的宇宙之中加上地球人致力于数十年的搜索。柏亚金说:“即使我们已经找了数十颗,数百颗,甚至成千上万颗行星的无数处地方,但仍然没有发现智慧生命拿着扩音器向我们尖叫说“我们在这里”的信号。”

作者: Elizabeth Howell - Live Science Contributor

FY: 火星小疯七

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