塔比星又雙叒叕搞事了

科技 05-26

5月21日，全球數以萬計的天文學家們突然沖向了最近的天文望遠鏡，一起對準了一顆在天鵝座編號為KIC8462852的恆星。這顆F型主序星從2011年3月起便因為「搞事兒」引起大量天文學家的關注，隨後2015年一篇名叫「Where is The Flux?」的論文詳細分析了

KIC8462852

，當然在一般民眾眼裡這論文名稱簡寫（WTF）很明顯是天文學家大吃一驚的一語雙關……隨後KIC8462852以此論文主作者天文學家塔貝莎·博亞吉安的名字命名，被稱為塔比星。而在消停了大約750天後，塔比星在2017年5月20日又雙叒叕搞事了，不過這次天文學家們希望通過細微的光譜分析，解開圍繞著塔比星的謎團，只不過此次的謎底，很可能不會只是停留在天文學界的

WTF

了。

紅色箭頭處為塔比星的位置

小視頻奉上

噫？塔比星搞了什麼事兒？看到這裡或許很多人都會有這個想法。其實塔比星沒有做什麼，只不過是望遠鏡觀測到的恆星亮光強度減弱了而已。

。。。。。。這說了等於沒說嘛！

嘛嘛，如果只是簡單的亮度減弱，或許天文學家們還不會有那麼大的動靜。塔比星搞的事情，是其亮度減弱的強度以及減弱周期所帶來的一系列自相矛盾的結論，以及現階段唯一可能解釋帶來的巨大深意。

行星因各種原因崩塌後產生的大量殘骸

一般來講觀測到恆星亮度減弱有幾種可能，首先便是有行星殘骸，星際間物質或者宇宙塵埃阻擋在地球和此恆星中間導致光線亮度衰減。但就像偶然飛過擋住燈光的昆蟲一樣，此種減弱並非周期性因此無規律可循，而塔比星的亮度衰減則有大約750天的周期，幾乎可以完全排除被偶然出現的物質阻擋的可能性。

凌日法

對於天文學家來說，恆星周期性的亮度起伏往往意味著發現了環繞恆星的行星，此種天文學上稱為凌日法的技巧利用行星周期性阻擋恆星光芒，造成恆星光變曲線來計算環繞行星的體積和質量，今年2月份NASA便通過此法發現了7顆環繞TRAPPIST-1的行星並獲得具體行星數據。那麼塔比星的亮度減弱是否也是因為有一個或者多個環繞其的行星阻擋造成的呢？對亮度具體衰減程度的觀測分析徹底否決了這種可能。

可以看到TRAPPIST星系各個行星光變曲線衰減非常小，甚至不到0.5%

雖說行星會阻擋恆星光芒，但礙於體積差距和以光年計算的觀測距離，在地球上觀測到的亮度衰減百分比非常小。以太陽系內體積最大的木星為例，如果有人在1280光年的同等距離上觀測太陽，半徑有足足69911千米的木星在凌日時也只會造成太陽光芒接近1%的亮度衰減，而塔比星觀測到的亮度衰減在最強時竟達到了22%，這意味著有超過五分之一的光芒被阻擋。換句話說如果有阻擋塔比星的行星，那麼它的半徑是木星的5倍，體積是木星的125倍。先不討論此等體積比木星還要大兩個數量級的超級氣體行星能否真實存在，假設真有一個超巨型氣體行星環繞塔比星，那麼便會造成另一個矛盾。

2011年3月5日讓塔比星出名的光變曲線，衰減達到了驚人的15%

由於在塔比星光芒無衰減時的光譜分析發現其是一顆F型主序星（或稱黃-白矮星），意味著塔比星的質量是太陽的1至1.4倍。行星環繞的其實是行星和恆星的質心，只是由於質量差距，導致恆星和行星的質心基本都在恆星半徑內，因而造成了恆星不動的錯覺。木星大約為太陽千分之一的質量使其成了太陽系中唯一的例外，木星和太陽的質心在1.07太陽半徑處，也就是太陽表面之上。體積已經是木星125倍的行星，假設密度和木星一樣則質量至少比木星大了兩個數量級，而塔比星質量和太陽接近，也就是說此假設行星和塔比星只有一個數量級的質量差距。換句話說塔比星和假設行星的質心將遠在塔比星半徑之外，可觀的環繞軌道根據相對論會改變塔比星所釋放光芒的波長，然而實際對塔比星的光譜分析並未發現類似的波長變化。

非正確比例的木星實際軌道（紅色）和太陽實際軌道（綠色）

更讓人不解的是，在開普勒太空望遠鏡觀察塔比星的四年內，塔比星亮度以每年0.34%衰減，卻在第四年最後200天內重新增幅2.5%。開普勒望遠鏡自09年3月7日發射以來已觀察超過150000顆恆星，沒有任何一顆有類似於塔比星的詭異亮度起伏。且雖然塔比星的亮度衰減有一定周期性，但具體衰減本身卻毫無規律可言。和行星凌日穩定的衰減不同，塔比星的亮度衰減很不穩定且有大量無規律起伏。以2011年3月首次記錄的衰減為例，單次衰減大約持續20地球日左右，但強度從15%到22%不等，到2013年4月17日衰減卻突然消失，直到2015年2月又再次出現，不過由於開普勒天文望遠鏡動量輪的故障，2015年的衰減並未被開普勒紀錄。根據2013年到2015年的間隔時間，天文學家預測2017年5月塔比星會第三次出現不規律衰減，果不其然美國西部時間5月20日凌晨4點，亞利桑那州的費爾本天文台確認塔比星光芒衰減3%，它又雙叒叕來搞事了。

詭異已不足以形容塔比星的光變曲線了

當現階段已知天然形成的星體均無法解釋塔比星的光變曲線時，尋找地外生命的天文學家們便提出了人工製造物體導致光變曲線的可能性，當然此處的「人」指的不是人類，而是外星生命。

哪尼？什麼情況？外星人？

嘛，先別慌，如此大的跨度其實是有邏輯支持的。正如前文論證的那樣，阻擋塔比星光芒的物體為大體積低質量，作為實心球體的行星無法辦到，但人造的空心球體卻可以。有趣的是早在1960年，數學物理學家弗里曼戴森便在論文「搜尋人工恆星紅外輻射源」中提出過類似空心球體設計，科學家們因此將此結構統一稱為戴森球。戴森認為文明的發展始終伴隨著更大的能源消耗，而恆星是宇宙中最方面高效的能量來源。正如人類現在開始逐步開發太陽能發電一樣，當文明發展到一定地步時，其對能源的需求會膨脹到要利用恆星幾乎「全部」的能量輸出。由於行星地表的大氣會吸收大量恆星輸出的能量，先進的文明會在宇宙中建造能夠收集恆星散發能量的龐大軌道結構，呈球狀把恆星「包裹」住，這便是戴森球理論的核心。

戴森環

戴森泡

戴森球包括戴森環，戴森泡，戴森殼，戴森網在內的諸多變種，不過本質上都是在環繞恆星的軌道上建立大量超大型空間站群，以儘可能大的覆蓋體積收集恆星能量。就像晾衣服時會儘可能增大陽光照射面積一樣，戴森球的每個空間站都會儘可能增大面積以吸收更多恆星能量，因而遮擋的光線也會更多。同時人造空間站質量遠低於行星，且不管哪個變種的戴森球均完美對稱，再大的質量也不會對中心恆星的軌道產生影響。可以說外星高科技文明建造的戴森球式結構，是塔比星迄今為止詭異亮度衰減觀測結果的唯一合理解釋。不過此結論很大程度上是因為沒有其他合理解釋了……

戴森殼

戴森網

戴森球基於利用恆星能量的核心理念，完善了1964年蘇聯天文學家尼古拉卡達爾肖夫提出的，用來衡量文明層次及技術先進程度的卡達爾肖夫指數。在卡達爾肖夫指數中，I型文明可以駕馭從母恆星到達母行星的絕大多數能量，II型文明則可以駕馭母恆星釋放的絕大多數能量，戴森球的建造恰好是一個文明步入II型文明的最佳證明。按照2015年世界能源消耗量計算，人類僅為0.72型文明，換言之如果塔比星的確有戴森球式大型結構，那麼建造的文明將會至少領先人類一整個文明級別，現代人類和此文明的差距，將比現代人類和兩千年前人類的差距還要大。

卡達爾肖夫指數具像化

當然這是一個超大的「如果」，天文學家們寄望於這次更精密的光譜分析能找到除了戴森球以外的其他合理解釋，畢竟如果一張照片勝過千言，那麼一張光譜圖則勝過千張照片。如果塔比星的不規律亮度衰減是環繞飛行的彗星雲氣所致，那麼吸收偏藍波段的彗星雲會讓衰減後的光譜整體紅移；如果是在塔比星外圍環繞的星際雲氣所致不規律衰減，那麼富含納，氫和鈣的星際雲氣會讓光譜強度在三個元素的特定波段驟減；如果是塔比星自身物理成分的周期性變化，那麼衰減後的光譜將沒有任何變化。如果是戴森球呢？沒有哪個天文學家知道光譜會有什麼變化。這就好像兩千年前的人類去猜現代飛機的設計一樣，用已知的條件做排除法是唯一的選擇。