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恒星隐匿“外星巨型结构”?体积多大才能阻挡光线?
发表时间:2017-11-22
如图所示,这是艺术家描绘的KIC 8462852恒星,从地球角度观测,这颗恒星出现了亮度变化,一种假设是一颗分解的行星环绕恒星运行,行星残骸阻挡了恒星光线。.webp.jpg  如图所示,这是艺术家描绘的KIC 8462852恒星,从地球角度观测,这颗恒星出现了亮度变化,一种假设是一颗分解的行星环绕恒星运行,行星残骸阻挡了恒星光线。.webp.jpg
图中艺术家描绘一个假设的灰尘环环绕KIC 8462852恒星。图中艺术家描绘一个假设的灰尘环环绕KIC 8462852恒星。
艺术家描绘的是彗星残骸散布在恒星轨道,科学家曾认为彗星残骸是解释KIC 8462852恒星光线变暗的原因。  艺术家描绘的是彗星残骸散布在恒星轨道,科学家曾认为彗星残骸是解释KIC 8462852恒星光线变暗的原因。
物理学家弗里曼__戴森称,高度文明的外星人通过环绕恒星运行的采集能量的卫星群,可以形成“戴森球(Dyson spheres)”。  物理学家弗里曼__戴森称,高度文明的外星人通过环绕恒星运行的采集能量的卫星群,可以形成“戴森球(Dyson spheres)”。

  新浪科技讯 北京时间11月22日消息,据国外媒体报道,2015年,天文学家观测到一种奇特闪烁光线,帮助天文学家发现了神秘恒星——KIC 8462852,这颗恒星也被称为“塔比恒星(Tabby‘s Star)”,或者Boyajian’s Star,科学家猜测它被一种“外星巨型结构”环绕,如果通过恒星前方的是一些离散天体或者簇状物质,其体积必须是太阳的5倍以上,并且远大于KIC 8462852恒星直径。

  这颗恒星和奇特的闪烁光线成为2015年太空探索头条新闻,当该天体首次被观测发现时,开普勒太空望远镜环绕地球运行,在太空中搜寻数千颗恒星中的类地行星,期间发现了KIC 8462852。

  通常情况下,一颗行星途经一颗恒星,会使恒星照射至地球的光线变昏暗,这种微小的光线昏暗变化每间隔一定时间重复出现。然而,KIC 8462852恒星并未出现这种类型的光线昏暗变化,首先,如果一颗行星途经其前方,恒星会变得昏暗;如果行星的体积是恒星的1%,可能会阻挡来自恒星的光线照射。目前观测显示,KIC 8462852恒星光线减弱了22%,更重要的是,当行星运行掠过恒星前方时,这种光线变化并不规律。

  关于这种亮度变化有几种解释理论,其中包括:彗星碎片、类似土星的行星环或者行星分解产生的小行星带。一般而言,天文学家并不认为这是外星人存在所形成的,近期一些研究人员提出,可能是一种不规则尘埃云所造成的。

  起初,一些人推测,这颗恒星可能隐匿着巨型结构——围绕恒星运行的外星文明建造的巨大建筑,像这样的建筑结构可以解释恒星为什么会出现光线昏暗变化。

  但是科幻爱好者们希望知道是否这是一种外星人建筑,这种建筑结构需要多大,才能形成科学家们所观测的光线昏暗效应呢?KIC 8462852是一颗F类型恒星,其温度比太阳高,距离地球大约1300光年,1光年相当于9.5万亿公里。然而,该距离是一个估计值,KIC 8462852恒星可能距离地球1680光年,最近距离可能是1030光年。KIC 8462852质量大约是太阳的1.43倍,直径大约是太阳的1.58倍,从而推算它的直径是220万公里。为了更好地理解这一尺寸,其相当于美国经线方向长度的455倍。

  在这颗恒星表面建造的任何结构必须非常大,才能以任何明显的方式阻挡恒星的光线。美国哥伦比亚大学天文学家大卫·基平(David Kipping)从事地外卫星搜寻工作,他评估称,如果通过恒星前方的是一些离散天体或者簇状物质,其体积必须是太阳的5倍以上,并且远大于KIC 8462852恒星直径。

  人们可以想像一下,如果这样大体积的天体掠过太阳和地球之间,形成的日食现象会持续几天时间,或许长达几个星期。太阳半径为695700公里,其5倍半径就是大约347万公里,像这样巨大的天体,无线信号从天体一端传递至另一端需要11.6秒,相比之下,无线信号从地球发射,抵达月球需要1.3秒时间。

  1960年,物理学家弗里曼·戴森(Freeman Dyson)提出,一个非常先进的地外文明可以在恒星周围建立一个球体结构,并能捕获恒星所有的辐射能(地球观测者会观察到这颗恒星以红外线再辐射,因此该恒星看上去像一个巨大的热量源)。但是观测结果清晰表明,KIC 8462852并未被一个球状固体环绕,因为我们可以看到该恒星的光线。你可以想像一下,这种类型的外星巨型结构可能是环绕恒星一群球状排列的小型物质,或者是一些较大物质,或者是定期掠过恒星前方的一组物质。

  以上物质被称为“戴森群”,它比球状结构更容易制造,如果KIC 8462852恒星被“戴森群”物质环绕,那么每颗“卫星”必须是小行星等级的体积,并且“戴森群”需要数千颗“卫星”。

  如果“戴森群”环绕恒星的距离相当于太阳系内侧行星的轨道距离,那么它们将遵循开普勒的行星运行定律,环绕恒星一周的时间需要数月或者几年时间。

  环绕KIC 8462852恒星的环状结构是否与拉里·尼文(la Larry Niven)长篇科幻小说《环形世界》所描述的相似呢?如果建造环绕太阳的一个环状结构,其半径必须达到1.49亿公里,或者其周长达到9.4亿公里。这样的结构太大了,没有任何物质能够承受其压力,尼文在科幻小说中提出了一种虚构物质,叫做“scrith”。天体物理学家凯蒂·麦克(Katie Mack)在接受新闻媒体采访时称,你需要比普通分子键更强的物质结构。尼文在科幻小说《环形世界》中假定了一个大约160万公里直径的环状结构,它足够大,从观测者角度能够阻止主恒星释放的光线。但是来自KIC 8462852恒星日食光线类型与环状结构并不匹配。麦克指出,这种光线昏暗变化并未显示出是由不规则结构产生的。

  一种猜测是巨大的戴森环,虽然数公里直径的卫星环绕KIC 8462852恒星运行,但是该情况下,为了保证戴森环卫星掠过恒星,从地球角度观测到光线昏暗变化,这些卫星必须非常大,比任何人类尝试建造或殖民太空栖息基地大几个数量级。国际空间站宽度仅有108米,如果它“接近”火星轨道,由于其体积较小,从地球角度是无法观测到它的存在,因此更不说这样大小的结构位于数光年的距离了。

  迄今为止,开普勒太空望远镜发现的最小系外行星体积大于月球,该系外行星叫做Kepler 37b,它比KIC 8462852恒星更接近地球,仅相距地球215光年。如果KIC 8462852恒星被卫星环绕,那么这些卫星体积必须大于《星球大战》中的“死星”,在科幻电影《星球大战》中描述死星直径大约100公里。

  那么为什么科学家不认为外星人是导致KIC 8462852恒星光线变暗的解释呢?一个原因是外星巨型结构将以特殊的方式释放红外线辐射,任何被附近恒星照亮的天体将反射一些光线,并吸收其余的光线,而吸收的光线会以较长波长进行再次释放。基本上,这些天体将加热升温。2016年8月,美国宾夕法尼亚州立大学天文学家杰森·怀特(Jason Wright)在地外文明搜索研究所(SETI)的一次演讲中说:“对KIC 8462852恒星释放光线的研究表明,该恒星并没有‘浪费热量’的任何迹象。”

  另一个问题是这样的外星巨型结构很难保持稳定,卫星群环绕恒星运行,最终会形成一个类似盘状排列结构,很难进行有效控制,因为某些天体会环绕其它恒星运行,或者环绕过程中承受向心力作用,这将解释为什么地球呈现轻微的扁状结构。“戴森环”和“戴森群”也是如此。

未来学家安德斯·桑德伯格(Anders Sandberg)在他的网站上概述了戴森球原理,表示可能保持稳定状态的是结构是“戴森泡(Dyson bubble)”,是由长度数千米正方形卫星群构成,由于辐射压力作用,它们能够保持原位,形成巨大的太阳帆。但是为了保持原位,这些卫星必须与主恒星保持相对静止,这样就不会随着时间的推移而产生不规则光线昏暗变化,正如我们所观察的KIC 8462852恒星光线变化情况。(叶倾城)