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可能是外星人建造的巨大太阳能板,美机构称未

时间:2019-08-17 22:05来源:科学研究
天文学家提出了多种解释,但又一一排除,最后仅剩下两种,一种是有颗彗星由于某种原因爆炸或解体造成大量冰或气体,这些残留物掠过恒星表面挡住了光;另一种是高度发达的外星

天文学家提出了多种解释,但又一一排除,最后仅剩下两种,一种是有颗彗星由于某种原因爆炸或解体造成大量冰或气体,这些残留物掠过恒星表面挡住了光;另一种是高度发达的外星文明在恒星周围大规模建造物体,比如采集太阳能用的太阳能板,形成所谓“戴森球”结构。

观测仍将继续,不过截止到目前为止,艾伦望远镜阵的观测暗示,KIC 8462852周围不太可能存在一个有能力建造恒星级别人造物品的高技术文明。

我猜想,现在你们中的一些人可能会期待我开始奚落这个想法,嘲笑它荒谬,对外星人之类的说法嗤之以鼻。

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上个月,一颗亮度变化怪异的神秘恒星引起天文学家关注。美国搜寻外星文明研究所调用一台大型射电望远镜对这颗恒星观测了两个多星期,但是没有发现任何外星文明的迹象。

万一,下一回,我们没错呢?(编辑:Steed)

KIC 8462852是一颗质量有点大的恒星,比太阳更热,也更亮。它离我们大约1500光年,这个距离相当远,所以这颗恒星暗到我们用肉眼都看不见。开普勒望远镜记录了这颗恒星怪异的亮度变化:它的光变曲线上也有凹坑,但并非周期性出现。有些凹坑很深,有一个深达15%,还有一个甚至深达22%!

最大可能还是彗星作怪

那么结果如何?该研究所近日在一份声明中说,艾伦望远镜阵列对两种信号都没有找到,不过观测仍将继续。

正如SETI协会的天文学家塞思·肖斯塔克(Seth Shostak)所说,“天文学史告诉我们,每当我们以为自己发现了一种现象源自于外星文明的时候,事实都会证明是我们错了。”不过,谨慎一点,再探查一下,总是应该的。

而且凑巧的是,有另外一颗恒星离KIC 8462852相当近:一颗较小的红矮星就在大约1300亿千米之外。这个距离足以影响奥尔特云了。

这几天,天文学界最大的事件莫过于1500光年外发现的一颗神秘恒星。它的光变模式如此奇怪,以至于有人提出这样一种解释:这可能是外星文明迹象。到底怎么回事?率先抛出该发现的“行星猎人”项目科学家、美国加州理工学院博士后王吉作出了回答。

恒星KIC 8462852周围可能被“戴森球”包围。

还记得几个星期前引起媒体广泛关注的那颗恒星KIC 8462852吗?对开普勒太空望远镜采集的数据所作的一项分析显示,这颗恒星出现了非周期性变暗幅度超过20%的现象。对于这么大幅度的亮度变化,尽管已经有科学家提出了若干自然的解释,但引起媒体广泛关注的却是另外一种可能——会不会有某种超高技术文明,正在那颗恒星周围建造大规模人造物体,比如被称为“戴森球”的恒星级别太阳能电池阵列?(详见《外星文明真被发现了?》一文。)

看看我们自己的文明。我们在消耗越来越多的能量,而且总是在寻找更大的能源。化石燃料、核能、太阳能、风能……几十年前,物理学家弗里曼·戴森(Freeman Dyson)推广了一个有趣的想法:如果我们建造成千上万巨大的太阳能板,把它们送入轨道绕着太阳转,那会怎样?它们会截获阳光,转化为能量,能够传回地球为我们所用。还需要更多能量?那就建造更多太阳能板!一个先进的文明最终可能建造成百上千万甚至上百亿块太阳能板。

外星人建造了巨大太阳能板?

搜寻外星文明研究所天文学家塞思·肖斯塔克说:“天文学历史告诉我们,每当我们以为发现了源自外星生命活动的现象,我们都错了。”不过肖斯塔克也指出,虽然这颗恒星怪异的亮度变化“很有可能”是自然原因而不是外星文明造成的,但谨慎一点核查仍是应该的。

对艾伦望远镜阵的观测数据所作的分析显示,在1 GHz到10 GHz的频段内,没有明确接收到任何一类信号。这意味着,对于全方位向外传送的无线电信号来说,如果KIC 8462852周围存在智慧文明,它用于发射窄带信号的功率不会超过今天地球文明所用能量总功率的100倍,用于发射宽带辐射的功率不超过地球文明的1000万倍。

不过,这个案子还是了结不了。彗星是个不错的猜测,但很难想象有某个场景,它们能够完全遮挡来自一颗恒星22%的星光。这是一个很大的数量,真的很大!

“KIC 8462852的光变曲线非常奇怪,和‘开普勒’观测到的其他恒星非常不一样,最大的光变幅度超过20%,而且不具有周期性。”“我们联系了很多行星与恒星方面的专家,他们都觉得这个现象比较奇怪,“我们花了很长时间去找出一种合理的解释,本来想等一下再发论文,后来觉得既然怎么想也想不通,那么就先把文章发出去,让大家一起来想。”果不其然,当这篇题为《恒星的亮度去哪儿了?》的论文被英国《皇家天文学会月刊》刊登后,迅速引起广泛关注。

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图片 3SETI协会的艾伦望远镜阵,由42面直径6米的射电望远镜构成,专门用于搜索潜在的地外文明发出的无线电信号。图片来源:Seth Shostak, SETI Institute

我认为,很明显,这个场景不太可能是真的。可是,为什么不试试看呢?对这颗恒星进行后续观测,就很容易检验这个想法。虽然可能性低,但赌注够大,所以有可能值得一试。而且这也不算是科学幻想;赖特和其他几位天文学家已经向颇有声望的学术期刊《天体物理学报》(Astrophysical Journal)投稿了一篇论文(尚未发表),分析了这些结构的物理性质,并详述了如何能够在其他恒星周围探测到它们。

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这颗叫KIC 8462852的恒星距离地球约1500光年,位于天鹅座与天琴座之间。“开普勒”太空望远镜的观测显示,它的亮度变化有两大怪异之处,一是不像通常恒星那样具有周期性,二是变暗幅度最大达到22%,远远超过一般恒星前面有行星经过时光被挡住而变暗1%的幅度。这说明从它前面掠过的不是行星,也不是恒星,否则会直接观测得到。

SETI协会的科学家格里·哈普(Gerry Harp)说,“这是我们第一次用艾伦望远镜阵寻找带宽较宽的信号,通常的SETI搜寻不会去考虑这类辐射。”

我还支持开展后续观测去搜寻彗星存在的信号(这是波雅江的论文里提到的)。彗星上的一些分子在彗星靠近恒星时会变得相当明亮,这些信号或许也不会太难检测。此外,还有可能只是某种自然现象,暂时还没有人想到它。更多的观测意味着能够得到更多的信息,可能会激发出新的想法。

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为了解KIC 8462852亮度变化怪异的原因,美国搜寻外星文明研究所把由42面大型天线组成的艾伦望远镜阵列对准这颗恒星观测了两个多星期,主要寻找两种信号,一种是窄带信号,有观点认为希望宣称自己存在的外星文明会使用这种“呼叫信号”;另一种是宽带信号,智慧文明使用的航天器可能会发出这种信号。

这些限制看起来似乎很高,主要原因在于KIC 8462852这颗恒星离地球太远(超过1400光年),而艾伦望远镜阵的接收能力也相对有限。但是不要忘记,对于任何一个有能力建造戴森球的文明来说,它能够驾驭的能量功率应该在1026瓦特左右。相比之下,地球上人类所用能量的总功率只有1013瓦特左右。所以,就算那个文明只拿出极少一部分能量用于通讯和航天器推进,他们朝四面八方散发出来的无线电信号,也应该能够被艾伦望远镜阵接收到才对。

图片 6是什么导致恒星KIC 8462852表现得如此怪异?是一大团碎屑带,还是其他什么东西?图片来源:NASA/JPL-Caltech/T. Pyle (SSC)

恒星的亮度去哪儿了?

另一类则是宽带信号,可能源自于潜在智慧文明使用的束能推进器。如果在KIC 8462852这颗恒星周围真有高技术文明在建造超大规模的航天器,那就有理由认为他们的航天器会采用先进的束能推进器。这种推进器可以发射强劲的微波波束,以此来推进航天器向前加速。这些波束中的一部分能量有可能泄露出来,成为某种宽带信号被艾伦望远镜阵接收到。

单凭这一点,我们就知道这不可能是一颗行星。就算是木星那么大的行星,也只能遮挡这颗恒星大约1%的星光,这差不多已经是行星能够达到的最大尺寸了。也不可能另外一颗恒星;因为如果有的话,我们应该能看见它。这样的凹坑并非有规律的周期性出现,这一点也跟行星或恒星的说法不相符合。不过,不管是什么遮挡了恒星,它都一定十分巨大,宽度可达这颗恒星本身的一半!

“有一天,有一个天文爱好者联系我们说,这颗恒星的光变曲线怎么这么怪,不像行星也不像其他的,所以我们开始研究它。太阳系外行星距地球遥远,亮度很低,所以人们很难直接观测。寻找太阳系外行星,主要还是借助凌日现象,即从地球角度看过去,当有行星从所观测的恒星前面经过,恒星亮度会随着时间变化而出现周期性变化,形成一个极具规律的光变曲线,据此可推断行星的大小等性质。

SETI协会用这个望远镜阵搜寻了两类不同的无线电信号。一类是窄带信号,带宽约为1赫兹左右。在我们地球上,大部分用来传递信息的无线电信号,不论是广播电视信号,还是手机通讯信号,都属于类似的窄带信号。而自然界中天然产生的射电信号,往往不会仅仅集中在非常狭窄的波段之内。因此,一旦接收到这样的信号,就将成为相当有力的证据,表明这些信号的来源可能是智慧生命。这也是迄今为止,射电波段的SETI实验最经常去搜寻的一类信号。

图片 7开普勒的数据显示,KIC 8462852的光变曲线出现过深达22%的凹坑。上图中的横坐标是某一日期之后的天数,纵坐标则是这颗恒星的亮度,取正常亮度为1。在第1500天左右,这颗恒星的亮度出现了22%的降幅。图片来源:波雅江等人。

即便有太阳系最大行星——木星那么大的行星从恒星前面经过,恒星的亮度最大减弱1%,而这颗恒星亮度最大减弱22%;行星导致的恒星亮度变化非常有规律,而对这颗恒星,“‘开普勒’观测它的4年里,它的亮度变化从来没有重复过”。从高达22%的光变幅度看,这个物体应该遮住很大一块恒星发出来的光,质量不大,但体积非常大,“比较松散”,彗星满足所有这些条件。“所以我们认为,最有可能的解释就是,有一颗彗星由于某种原因爆炸或解体造成大量冰或气体,这些残留物掠过恒星表面,从而造成了我们看到的光变曲线,“这是目前最合理的解释。”

为了探查导致KIC 8462852异常行为的这一可能原因,美国SETI协会(即地外文明搜寻协会)已经将他们的艾伦望远镜阵(Allen Telescope Array)对准了那颗恒星,持续观测了超过2个星期。艾伦望远镜阵由42面天线构成,每面天线直径6米,位于美国旧金山以北大约500千米的喀斯喀特山脉(Cascade Mountains)。

不过我们得谨慎一点。这篇论文本身并没有提到外星人,甚至没有暗示外星人。至少没有直接暗示。但天文学家发现有一颗恒星非常古怪,它的性质很难解释。很明显,那里发生了什么奇怪的事情。参与发现的一些天文学家现在正考虑这样一个想法,他们观察到的现象有可能(注意,只是有可能!)是外星人干的。

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图片 9更多开普勒的数据表明,这颗恒星曾以大约20天为周期发生过亮度的起伏变化。但几周后,这一变化又消失了。图片来源:波雅江等人。

“戴森球”也可以解释KIC 8462852的光变模式,但我们“不倾向于这个解释,这个有点扯”。我们不能排除地外生命或者文明造成此现象的可能,但我们更倾向于是自然原因造成的。”

那篇论文的作者花了很大力气,去排除一些明显的原因。这不是望远镜或者处理过程产生的假象,这些凹坑是真实的。这也不会是恒星黑子(就像太阳黑子,只不过出现在另一颗恒星上)。我最初的想法是,会不会是某种行星碰撞事件,就像几十亿年前撞击地球产生出月球的那次事件,这会产生出大量碎屑和尘埃云。这些碎块和尘埃云绕着恒星旋转,造成一系列凌星,有可能再现出我们看到的这些现象。

从2009年开始,美国国家航空航天局“开普勒”望远镜对这颗叫KIC 8462852的恒星持续观测了4年时间。它距离地球约1500光年,位于天鹅座与天琴座之间,其质量是太阳的1.2倍,表面温度与太阳类似,但自转速度较快,一个周期为0.9天,而太阳自转周期约为25天。

但这个想法的问题在于,这颗恒星的红外线没有任何多余的部分出现。行星碰撞会产生大量尘埃,加热之后则会发出红外线。我们知道KIC 8462852这种类型的恒星应该会发出多少红外线,而这颗恒星发出的红外线数量刚好,并没有更多。红外线的欠缺意味着,那里没有尘埃,或者尘埃极少。

虽然有些人的论文本身未提到外星文明,但美国宾夕法尼亚州立大学天文学家贾森·赖特认为,这应该是对KIC 8462852光变模式的另一种解释。赖特在日前提交但尚未正式发表的一篇论文中提出,可能有外星文明在KIC 8462852恒星周围建造了许多巨大的太阳能板,用来采集太阳能,从而形成了很多科幻小说里描述的“戴森球”。这是弗里曼·戴森发展出的一个概念,即能够用大量设备将一颗恒星像球那样包裹起来,以尽可能接收其发出的能量。

那些天文学家审视的最后一个想法是,有一系列彗星绕着这颗恒星旋转。这些彗星可能被气体和其他物质构成的云团包裹,可能产生观测到的凹坑。红外线的欠缺也困扰着这种解释,但还不太致命。如果另一颗恒星恰好从附近经过,它的引力可能扰乱第一颗恒星的奥尔特云。所谓奥尔特云,是指距离太阳数十亿千米外的一片区域,拥有百亿颗冰质天体。我们认为大多数(甚至所有)恒星都拥有奥尔特云。这样的扰乱会把冰质天体抛向那颗恒星,然后它们会碎裂瓦解,遮挡星光产生出那些古怪的凹坑——其中的冰会被加热,以气体形式蒸腾出来,这也可能解释观察到的一些凹坑的古怪形状。

这颗恒星名叫KIC 8462852,是NASA的开普勒任务曾经观测过的十万多颗恒星中的一颗。开普勒望远镜曾经一直盯着这些恒星,寻找他们亮度上出现的突然变暗现象。这些极其微弱的变暗现象可能由许多因素导致,但其中一个因素是——如果这颗恒星拥有行星,而其中的一颗或者几颗在绕着恒星转的时候,从地球上看过去,它们恰好从那颗恒星前面经过。这种被称为凌星(transit)的现象如果真的发生,我们就会看到恒星亮度随时间变化的所谓光变曲线上,出现一个小小的凹坑,深度通常不到1%。

那么,我们还剩下什么选择呢?

图片 10KIC 8462852周围,会不会有一个正在建造戴森球的高等外星文明?不是没可能,只是可能性极低。图片来源:fromquarkstoquasars.com

是的,认真的!

在《大西洋》(Atlantic)月刊的一篇报道中(这也是社交媒体上所有消息的最初源头),赖特和波雅江确实提议,使用射电望远镜搜寻来自这颗恒星的信号。建造这一结构的外星文明可能会泄露(或者广播!)无线电波,能够在1500光年以外的地球上被我们检测出来。这是整个SETI计划,也就是搜寻地外智慧生命计划的基础。望远镜的观测时间由一个委员会分配,还不清楚这一提议会不会被通过。我希望能够通过。这应该花不了太多望远镜的观测时间,因为按照正常的假设,这应该不是一个很难探测的信号。

如果信号存在的话。当然,这个可能性仍然非常非常低。不过话说回来,这也不是需要耗费巨资才能完成的艰难壮举。需要花费的精力很少,回报却可能非常大。此外,对这颗恒星的射电观测或许对破解这个谜题也有帮助,哪怕它不是外星人。当然,重要的事情说三遍,外星人的可能性真的不大。

首先,我们来看看,科学家发现了什么?

但这给探测外星生命带来了一个有趣的可能性。这样一个球,在可见光波段应该是黑的,却可能发出大量红外线。人们寻找过它们,却一直没能找到(很显然)。

这个想法演变成了所谓的戴森球(Dyson Sphere),一个完全包裹住一颗恒星的巨大球体。它在上世纪七八十年代很流行,甚至在《星际迷航:下一代》里有一集还提到过它。戴森从来没有说过要建造一个真正的球体,而是许许多多块小太阳能板可能会构成一个巨大的球体。

此外,这颗恒星的光变曲线中还有大量这样的凹坑,多达成百上千!它们似乎完全没有周期,形状也很奇怪。行星遮挡星光时产生的凹坑通常是对称的:星光先是变暗一点,在这个水平上保持一段时间,然后再变亮回去。而在KIC 8462852的数据中,800天附近出现的那个凹坑根本不是这样;它先是缓慢变暗,然后飞快地变亮。出现在1500天附近的另一个凹坑,在大致轮廓上还叠加着一系列小小的起伏。这颗恒星的亮度还曾明显出现过20天为周期的明暗变化,持续了好几个星期,接着又彻底消失了。

图片 11行星碰撞或许能够产生大量碎屑,但也会带来大量尘埃。图片来源:NASA/JPL-Caltech/T. Pyle (SSC)

不管是外星人正在建造巨型装置来满足他们的能源需求,还是可能性要大得多得多的某种更加自然的现象,KIC 8462852都是一颗相当奇怪的有趣恒星。绝对值得对它作更进一步的研究。(编辑:Steed)

论文的主要作者塔贝萨·波雅江(Tabetha Boyajian)想知道还可能会有什么其他解释,于是她把结果发给了另外一位天文学家,贾森·赖特(Jason Wright)。赖特的研究方向是太阳系外行星,而且无独有偶,他也研究过如何在开普勒的数据里搜寻高等外星文明的迹象。

不过,先别急着欢呼雀跃奔走相告。社交媒体上已经有不少这样的人了,而且一些捕风捉影的“媒体”也很快就会一涌而上。参与其中的科学家其实也是怀疑的,他们正用正确的方式来处理它。这只是一个有趣的假设,值得后续再作进一步研究,而不是什么已经可以定论的东西。

用这种方法已经找到了上千颗太阳系外行星。通常这些行星的轨道周期都不长,所以我们会看到,每隔几天、几周或者几个月,这样的凹坑就会在光变曲线上周期性出现一次,具体取决于行星轨道的大小。

其实,我还挺喜欢这个想法的。提醒你,我并没有说它是对的,只是说它很有趣。赖特并不是狂热的疯子,他是一位有着扎实背景的职业天文学家。我和他通电话时他告诉我,“有必要提出一个假设,但我们还应该谨慎地去处理它”,我完全同意这个说法。

再回来看看KIC 8462852。我们会不会是看到了一个正在建造戴森球的高等外星文明呢?巨大的太阳能板(或者太阳能板的集群)宽达上百万千米,有着古怪的形状,有可能产生我们在那颗恒星的光变曲线中看到的那些凹坑。

(艾麦乐 编译)天文学家的一篇论文,最近引起了大众媒体的关注,因为外星人。

编辑:科学研究 本文来源:可能是外星人建造的巨大太阳能板,美机构称未

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