要搞清楚这件事,我们必须从开普勒任务开始
开普勒望远镜是如何工作的2009年3月6日美国东部时间晚上10: 49,一枚德尔塔2号运载火箭从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地发射升空,在人类天文学史上留下了沉重的印记。该火箭搭载了开普勒望远镜,这是美国宇航局第一台专门用于类地行星的太空望远镜。它的科学研究任务是探测银河系中超过10万颗恒星,希望找到能够维持生命的类地行星。
开普勒望远镜
开普勒望远镜的主要工作是凝视银河系中的一个固定区域,每30分钟收集一次数据每个像素对应一颗星。开普勒不需要拍照,只需要记录每个像素的亮度变化。如果一颗恒星的亮度突然变化,那么一定有什么奇怪的东西。
由于大量数据被送回地面,美国宇航局的科学家根本无法处理。他们让计算机分析这些恒星的亮度是否会改变。如果它突然变暗并在一段时间后恢复,很有可能这颗恒星有行星,这些行星只是穿过恒星表面,挡住了恒星的亮度。如果一个像木星一样大的天体挡住了太阳,那么太阳的亮度将降低2%,地球大小的天体将比木星差11倍。毕竟,地球比木星小得多。因此,开普勒望远镜一定非常灵敏,即使恒星的光减少了1/1000,它也会被记录下来。只有这样才能发现地球大小的行星。
调光曲线之谜一颗恒星的亮度一般都很稳定。如果横轴代表时间,纵轴代表星星的亮度,我们可以画一条变暗曲线如果一颗行星挡住一颗恒星,我们会在变暗曲线上看到一个明显的坑。如果这样一个坑在一段时间后再次出现在恒星的变暗曲线上,我们肯定会得出恒星有行星的结论。坑的深度代表行星的大小,坑的宽度代表行星的周期。坑越宽,地球的周期就越长。
调光曲线
开普勒望远镜每天产生大量数据。手动分析根本赶不上进度,所以计算机程序必须用于自动分析。尽管计算机程序也非常强大,科学家们仍然担心,如果计算机漏掉了一些奇怪的东西会怎么样?
电脑和人眼哪个更好,恐怕很难得出一个完美的结论毕竟,机器不会疲劳,不会打瞌睡,而且速度很快。人们没有不睡觉就不知疲倦地工作的能力,但是他们的模式识别能力是无与伦比的。
引起恒星光度变化的情况很多。例如,两颗互相环绕的恒星也会引起光度变化,但这种变化不同于行星遮挡。恒星也可能携带一大串行星,而太阳则携带八大行星。这种多行星系统的调光曲线非常复杂,计算机可能无法识别。恒星表面也会爆发,亮度会突然增加。一大群太阳黑子也可能出现,导致整体亮度下降。这些情况很难欺骗人们的眼睛,但是欺骗计算机是可能的。
因此,耶鲁大学、牛津大学和芝加哥阿德勒天文馆的天文学家联合发起了“行星猎人”计划开普勒望远镜通过互联网公布观测数据,以某种方式分发,请来自其他国家的科学家或爱好者用他们的眼睛去挖掘新的行星依靠众多热心参与网络的志愿者,科学家们从1200万条观测数据中挖掘出了约34个被电脑忽略的候选行星。
也依靠一双人眼。志愿者从数据中挖掘出一颗比地球重50多倍的行星,并围绕四颗恒星中的两颗旋转。这颗行星被命名为PH1,这是行星猎人计划捕捉的第一颗行星。恒星系统非常复杂,计算机无法识别它的调光曲线。幸运的是,它被人类的眼睛挖了出来。尽管
塔比塔的起源非常复杂,科学家们仍能做出清晰的解释。然而,自2011年以来,人们注意到了一个奇怪的现象。一个特殊的恒星变光曲线引起了人们的注意。这颗恒星的光变曲线太奇特,现有的理论无法解释。
星的编号是KIC8462852,俗称“塔比星”2009年,它的光度曲线呈下降趋势,也就是说,光线在减弱,但曲线似乎根本没有被行星挡住。因为行星遮挡总是非常干净:光度曲线立即下降,然后在一段时间内保持稳定,然后迅速恢复,通常持续几个小时。然而,与塔比莎不同,它整整一周都在缓慢下降。
塔比星光曲线
以及下降和恢复阶段与曲线完全不对称这是怎么回事?大家只能猜测,也许这个星球并不圆,是不是一个歪瓜劣枣,有没有这么大的歪瓜劣枣?
2年3月,一个新的情况出现了:塔比星的亮度在一周内下降了15%,然后在两三天内恢复正常。15%对于恒星来说是非常大的光度变化,这很难用行星遮挡来解释。
到2013年2月,塔比瑟出现了另一个异常:光度曲线上出现了一系列毛刺,即一系列光度衰减有时一两天,有时一周。这一系列的亮度衰减现象持续了大约100天,减少了20%以上。如果有任何天体真的挡住了塔比星的表面并导致亮度下降,那么这个挡住的天体的大小一定是地球的1000倍。现在每个人都完全糊涂了。这是怎么回事?在
2-015年的4月,塔比莎又一次异常,出现了新一轮光度下降。起初,没有人知道这颗美妙的恒星,但是在2015年底,这个家伙被志愿者从大量数据中抽出来,展示给每个人。
这样复杂的调光数据已经逃过了计算机的检查,即使是人工搜索也很容易被忽略。但是这颗星太棒了,以至于塔比莎在行星猎人志愿者中引起了一系列的讨论。这些数据被反馈给天文学家,他们的第一反应是数据有问题。经过仔细核对数据,他们发现记录是可靠的。塔比瑟的光度曲线是如此神秘。天文学家立即感觉到前两个很大,他们无法解释这一现象。
每个人都在开普勒的数据库中搜索了一个大圈,发现了1000个类似的案例。人工筛选后,这些结果可以用其他方法解释。塔比瑟的这条特殊曲线是唯一的例子。这实际上会增加研究的难度
现在,天文学家使用地面上的望远镜网络来连续监测塔比莎2017年5月,塔比瑟星开始了新一轮光度变化,每日变化高达2%。似乎塔比瑟星的光度每隔1500天左右就会经历一系列大的变化,这种变化会间歇性地持续很长一段时间。
戴森球体当行星猎人热烈讨论塔比莎时,另一位天文学家杰森·莱特也在写一篇论文,主要讨论开普勒望远镜的观测精度。他认为,根据开普勒的观测水平,从其他行星上找到巨大的人造建筑是可能的,但迄今为止还没有发现任何东西,这表明在开普勒的凝视方向上没有来自其他行星的智能生物然而,当其他人给他看塔比莎的数据时,他震惊得下巴都快掉下来了。他沮丧地说,看来这篇论文要重写了。如何验证塔比周围是否存在智能生物?最好的方法是询问SETI团队
SETI计划的全称是“外星文明搜索计划”,它使用射电望远镜来监测宇宙中人类发出的常规无线电信号。如果真的收到了这种不自然的信号,那么就可以得出结论,其他星球上有智能生命。但是他们已经听了50多年,没有发现任何有价值的信息。对他们来说,塔比莎是一个非常合适的目标。
外星文明搜索计划
就在将应用搜寻地外文明观测的大门处。所有主要媒体都知道这个消息。结果,“戴森球”的谣言被天文学家发现并广为传播。
戴森球体是一种想象中的巨型建筑。如果外星人对能量的需求特别大,而且外星人的科技水平特别高,那么整个星球的能量很可能会被完全开采。他们将向天空发射大量的太阳能收集器来包裹整颗恒星。
戴森球体的物理学家戴森
首次提出了这个概念,所以这个巨大的建筑也被称为“戴森球体”
那么外星人有没有可能正在为塔比的奇怪光度变化建造戴森球体?
你如何解释塔比星光的变化科学家开始用各种形状的阴影物体计算光度曲线的变化。如果着色对象是三角形,什么样的变化会导致光度曲线?过去,人们根本不敢朝这个方向想,因为大型天体通常是流体的静态平衡状态,即球体。现在恐怕我不能排除怪诞的可能性目前,还没有发现规则的几何图形产生类似塔比瑟的光变曲线,因此这条路很难通过,必须结合其他信息进行综合分析。
那么我们可以使用SETI的射电望远镜来监测外星信号吗?科学家肯定不会放弃这种方法。科学家们动用了射电望远镜来监测不同波段,但是为了听,科学家们也没有发现有意义的信号。仅仅依靠开普勒的观测数据和最近地面望远镜收集的数据,
可能远远不够。因为塔比塔恒星的光变周期似乎相对较长,如果积累足够的周期性数据,科学家可能会发现一些新的信息。然后你必须去废纸堆里寻找过去的信息。自1885年以来,哈佛大学天文台已经积累了超过50万张玻璃底片他们在2001年启动了DASCH项目,对这些跨越一个多世纪的电影进行数字扫描。美国天文学家研究了哈佛照相底片上的塔比莎档案,发现这颗恒星在过去的一个世纪里一直以每世纪0.165±0.013的速度持续变暗,或每年0.152±0.012%。然而,德国天文学家在对数据进行独立分析后发现,暗化是由底片校正过程中的误差造成的,而不是恒星的真正暗化。
因为在20世纪50年代,哈佛天文台台长门泽尔削减了观测预算。在他任职期间,数据中有一个很大的缺口,叫做“门泽尔缺口”。这两个阶段具有不同的仪器状态,可能会引入观测误差。因此,仅靠哈佛天文台的数据是不够的。德国人还检查了德国松尼伯天文台的摄影底片。自20世纪30年代以来,天文台系统地扫描了整个天空,并拍摄了整个天空。塔比星所在的天空区域拍摄于1934年,之后多次拍摄。最新的记录是1995年,共有1200多张照片。他们发现塔比星的亮度在60多年里基本保持不变,误差为正负3%
如果外星人真的在建造戴森球体,那么随着项目的逐渐进展,塔比塔的屏蔽部分应该会逐渐变得越来越多,然后光度应该会显示出逐渐变暗的趋势。然而,科学家们搜索了100年的历史,没有发现这样的情况。至少,在人类有记录的100年里,外星人停止了工作并关闭了,项目也没有进展。
我们不妨打开一个大脑洞来弥补整个过程:
外星人建立了一个戴森球体项目和一个太阳能收集器,可以覆盖塔比瑟20%的横截面当然,收藏家不是一个单一的整体,而是由无数的小收藏家组成,就像一片云。整体形状不规则,导致塔比瑟的亮度不规则下降。但是这个外星人的超级项目已经变成了一个烂尾项目。至少在我们人类记录的100年里,他们没有继续建造它。
似乎解释了塔比瑟奇怪的变暗数据这种说法可能是科幻迷们最喜欢的答案,但这种说法仍然有很多漏洞。
另一位科学家分析了开普勒的数据,发现塔比瑟星的亮度最近几天一直在缓慢下降,这是不争的事实。看来外星人近年来已经恢复了他们的工作,并开始重新建造戴森球体。
每个人都去分析ASAS项目的数据,这是两组小型地面望远镜的观测数据,一组在夏威夷,另一组在智利这两套望远镜自1997年以来一直在运行。根据一系列小型望远镜观测到的数据,该塔的亮度变化比恒星的亮度变化更复杂,恒星不仅变暗,而且变亮。这似乎不能用外星人建造戴森球体来解释
如何解释那么对于塔比瑟奇怪的变暗曲线有更自然的解释吗?当然有,而且还有更多。
仪器错误:但是这个解释是最苍白的。这么多仪器有错吗?太阳系中天体的遮挡:如果在奥尔特运输区有一个大小为1个天文单位的物体,在太阳系中的距离为10,000个天文单位,它可能造成这种遮挡。我们对奥尔特云知之甚少,我们不能排除这种可能性。星际物质阻塞:这种可能性是存在的,但是为什么只阻塞塔比星而不阻塞其他天体呢?恐怕这不容易解释。超大环:每个人都仔细观察土星环。环中的线条非常复杂。如果塔比的一颗行星带有超大环,它确实会造成复杂的屏蔽效应然而,这个光环太大了。恐怕行星不会产生这么大的光环。中子星或白矮星是可能的。目前,我们还没有为塔比找到伴星,这个解释也没有意义。恒星黑洞吸积盘:如果有一个黑洞在塔比塔旁边围绕着塔比塔旋转,并且黑洞有一个吸积盘,那么吸积盘确实会造成复杂的屏蔽效应。在御夫座的支柱周围有一个巨大的圆盘状天体,每27年阻挡主星一次,持续1.5年。但是这个解释也没有意义。对于如此长时间的遮挡,轨道半径必须非常大,至少几十光年。然而,塔比瑟太小了,它的引力场太小了,以至于没有一个黑洞在这么长的距离内环绕着塔比瑟。大群彗星:彗星形状不对称,彗星头部和长尾的屏蔽效果也不一样。这很容易解释为什么光的衰减和恢复是不对称的。为了阻挡主星20%的光线,需要30颗半径为100公里的彗星或300颗半径为10公里的彗星。这么多彗星是从哪里来的?大量的太阳黑子被遮挡住了:然而,大多数科学家认为塔比莎类型的恒星不太可能在如此大的区域内生长如此多的太阳黑子,而且这种可能性也非常小。恒星的内部原因:目前没有恒星内部理论能解释这种不规则的脉动。一颗大行星或褐矮星撞上了塔比:如果这个大天体撞上了这颗恒星,或者导致这颗恒星的亮度突然飙升,然后慢慢恢复到原来的亮度,开普勒望远镜碰巧看到了变暗阶段。这一假设更加惊人,需要更多的证据。在御夫座的支柱周围有一个巨大的圆盘状天体。我们如何区分?我们需要定义一个能量守恒的概念。如果塔比星周围有大量的尘埃,这些尘埃会阻挡星光,但尘埃也会被加热,有温度的物体会辐射红外线。也就是说,由塔比瑟发出的可见光被灰尘转换成红外光,并且转换过程中的总能量被保存对塔比瑟恒星光的分析不包含大量的红外成分,与普通恒星没有什么不同。目前这是一个很大的疑问。所有那些用尘埃和气体云的屏蔽来解释光变曲线的人都无法绕过这条规则。
行星碰撞肯定会产生大量的尘埃,这将导致红外成分的大量增加,目前还没有这种情况。戴森球也造成太多的红外成分,但戴森球是可控的,并可能使用集中热发射的方法,即发射的红外线是在一定的方向,如果它不是面向地球,我们将无法观察到多余的红外线。因此,即使没有观察到额外的红外线,戴森球体的可能性也不能完全排除。
我们应该如何判断它是否是戴森球体?
实际上是一种测量塔比瑟距离的方法我们可以用塔比瑟的亮度来计算距离,也可以用三角测量法来测量塔比瑟的距离。
如果两个距离相差太大亮度距离比三角形距离测量值要大得多,所以它表明塔比星的亮度比理论值低得多。为什么亮度这么低?此时最合理的解释可能是由戴森的球包引起的。
目前,一切仍是推测,各种解释也有很多缺陷,从光谱和光曲线来看,塔比瑟星超出了我们以前的所有经验,目前这仍然是一个新公布的宇宙之谜所有这些都留给了未来的研究人员。