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银河系中最神秘的星星

 龙叔文馆 2017-11-02

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编者注:星光闪烁很正常,但是在1200光年之外的天鹅座,科学家们发现了一颗以奇特的不规则方式闪烁的行星,他们称之为“银河系中最神秘的星星”。这颗可能是因为外星人才闪烁的如此独特的行星,是人类探索宇宙的又一个开始。


这颗星星的闪烁和明暗如此奇怪,让有些人想到了外星人,但究竟发生了什么?


远在1200光年以外的天鹅座,它被称为银河系中最神秘的星星,以前所未有的方式闪烁明灭着。


星光以不规则的方式闪烁,表明有东西间歇性地阻挡了它。这个此前从未出现在其他恒星上的奇怪现象在2015年秋天第一次被发现,让科学家感到非常困惑。研究者们提出了大量的解释,包括黑洞、彗星群和星际星云,但始终未达成定论。其中一个假设更是令人大跌眼镜:外星人。


是的,外星人。


研究人员假设,也许先进的外星文明已经建成了一个巨大的结构(可能是一个利用恒星能量的巨型动力装置)环绕着这颗恒星。当这一结构的一部分从恒星前经过时,就导致了星光的昏暗。


如若这个假设成立,这样一个外星巨型结构将是历史上最大的发现。如果相信过去一年中的一些头条新闻,你也许会觉得证据近在眼前。当然,这之中包含着夸张的成分,而且需要澄清:没有科学家声称这颗被命名为KIC 8462852的恒星是外星人存在的证据。


不过,科学家们还是不能忽视这个外星人假设。在天文学家收集到足够的证据来否定它之前,外星人巨型结构说依旧是一种推测而来的诱人的可能性——虽然可能性很小。


“即使是那些可能被外星人假说所冒犯的人也不得不承认,这是一个非常好的故事,”美国宾夕法尼亚州立大学的天文学家杰森·赖特说。


KIC 8462852的亮度下降了22%之多 / Nasa/JPL-Caltech


这不是天文学家第一次用外星人来解释太空中奇怪的现象了。当天文学家乔斯林·贝尔·伯内尔在1968年发现无线电波的快速脉冲时,她将这种神秘信号标注为 “LGM”, 即“小绿人(little green men)”,表示它们可能是来自外星人的讯息。但她是半开玩笑的,而且天文学家很快意识到这些信号来自迅速旋转的中子星,他们最终称之为脉冲星。


但是,与以前许多关于外星人通信信号的假警报不同,巨型结构假说具有相对具体的预测。奥拉夫·斯塔普雷顿在他1937年的科幻小说《造星者》中推测,一个渴望能源的先进文明,最终需要从其恒星中汲取能量。要做到这一点,就必须建立一个包围恒星的结构。受到这个想法的启发,物理学家弗里曼·戴森在1960年提出,应该瞄准这些结构(现在通常被称为戴森球体)寻找智慧生命。



最近,在2005年,天文学家卢克·阿诺德提出,这样的结构也可以被用来创造一个闪烁信号,用来宣告一个外星文明的存在,就像一个星际莫尔斯电码。


为了探测由这些结构引起的星光微妙减弱,需要一个长时间用于观星的敏感的望远镜。事实上,这个望远镜已经存在。


2009年推出的开普勒空间望远镜,旨在寻找围绕其他恒星的行星。四年来,开普勒望远镜一直盯着一块拳头大小的天空,观测因为行星经过而变暗的恒星星光。开普勒望远镜获得了巨大的成功,目前为止已知的3,400个确认行星中有2,300多个是它发现的。


艺术化的脉冲星 / Victor Habbick Visions/Science Photo Library


而赖特意识到,这个望远镜也可以观测“外星人巨型结构”,如果它们存在的话。在考虑这个可能性的时候,他了解到开普勒望远镜数据库中有一颗特别令人迷惑的星星:KIC 8462852。


多年来,现就职于路易斯安那州立大学的天文学家特贝莎·柏亚金和她的同事一直在努力研究这颗恒星。事实上,现在这颗恒星被称作“柏亚金星”或“特贝星”。一群公民科学家通过一个名为“猎星者”的计划,发现了这颗恒星特殊且不规则的光亮减弱现象,并引起了她的注意。在一次光亮减弱时,这颗恒星的亮度降低了22%:这种大幅度的光亮减弱暗示有巨大天体遮挡了它。举例来说,木星是太阳系中最大的行星,但它只能造成0.5%的光亮减弱。


没有人能弄清楚究竟发生了什么。“对于科学家来说,这种新鲜感令人兴奋,”柏亚金说,“但也令人沮丧。”


当她的团队在2015年发布数据时,他们把这颗星星叫做Where's The Flux Star(通量在哪里星),或者——因为天文学家都喜欢聪明的首字母缩略词——the WTF Star(编者注:WTF也有What the fuck之意). 他们尝试性地提出,大量的彗星可能会造成星光减弱。


但当赖特看到柏亚金展示的数据时,他意识到这种星光减弱与外星人巨型结构说相符合。也就是说,如果确实存在一个外星人巨型结构,它可能会造成与柏亚金星类似的星光减弱。


数千颗外星行星已经被发现 / Nasa/Jpl-Caltech


星光减弱本身并不奇怪。开普勒望远镜和其他望远镜都曾观测到很多恒星亮度突然和短暂地减弱。


举例来说,年轻的恒星常常被一盘气体和灰尘所包围。这些圆盘是行星诞生的原材料,它们会遮挡星光。但柏亚金星的奇怪之处在于,它是一个普通的“中年”恒星。


而且它并不发出任何红外辐射。天文学家认为,任何可能阻挡星光的物体,如灰尘盘,都会离恒星很近,所以它会升温并发射出红外线。但天文学家们并未检测到任何红外辐射,也就是说并不存在圆盘。


接着,在2016年1月份,这颗恒星变得更奇怪了。路易斯安娜州立大学的天文学家布雷德利·谢弗发现,除了短期的星光减弱,它的星光似乎在20世纪减弱了15%。谢弗遍翻档案,看到了1890年照相底片上这颗恒星的图像。但由于这些分析需要基于精深的摄影专业知识,并不是所有天文学家都相信谢弗的说法。


更有说服力的证据在几个月后浮出水面,芝加哥大学的本杰明·蒙特和卡内基科学研究所的乔希·西蒙查阅了开普勒望远镜4年来的观测数据,发现柏亚金星的光线在4年间减弱了3%。这并不能证明谢弗的长时段分析,但其结果是一致的。


“这似乎为谢弗的说法提供了大量的支持——我们所观测到的光线减弱与他的观测结果在本质上是相似的,”蒙特说。


年轻的恒星常常被一盘气体和灰尘所包围 / Nasa/Esa/Nota/STScI/Esa


光线的缓慢减弱伴随着突然变暗,使得这颗恒星更加难以解释。例如,很难想象柏亚金最初提出的彗星说如何解释长时期的光线减弱。


巨型结构假说有可能解释光线的减弱。赖特提出了一种可能的情况:如果巨型结构由太阳能电池板等许多物体组成,这些物体以不同的距离和速度环绕恒星进行轨道运动,它们很可能在数年或数十年间使星光变暗,就像一群移动缓慢的椋鸟遮蔽天空。


但最近,考虑到星光逐渐减弱的情况,一种新的解释开始获得一些天文学家的青睐。或许这颗恒星正在吞噬一颗行星。


在这种情况下,一颗行星原本环绕柏亚金星运行。附近的另一颗恒星用引力牵引着这颗行星,改变了它的轨道,将它投向柏亚金星。当这颗行星靠近柏亚金星,它的外层——亦或是它的卫星——被剥离了,留下一串碎片依旧环绕着柏亚金星。这些碎片可能会导致星光变暗。


当这颗行星最终撞到柏亚金星,温度升高、星光变亮。不久,随着能量消散,柏亚金星的光线逐渐减弱,恢复了正常的光亮。蒙特和西蒙,或许还有谢弗所探测到的,就是这次光线减弱。


彗星碎片后的行星 / Nasa/JPL-Caltech


行星相撞说之所以具有解释力,是因为它既解释了长期的光线减弱,也解释了短期的光线变暗。哥伦比亚大学的天文学家布莱恩·梅茨格说,“我们的假说是真正第一次同时解释两种现象的假说之一,”他协助了这一新假说的提出。


但这也表明,这些行星碰撞比人们所想象的更为常见。柏亚金星在开普勒望远镜观测到的20万颗恒星中或许是独一无二的。但银河系中有1000亿颗恒星,如果根据这些数据推断,银河系中应该有数百万颗柏亚金星,而且每年至少会发生数千次行星碰撞。


因为天文学家在光线变暗后才注意到这一现象,没有人见过它们实时发生。为了捕捉这一现象的实时发生,柏亚金带领团队使用Las Cumbres Observatory(一个全球天文望远镜网络)监控这颗恒星。她还通过美国变星观测者协会招募天文爱好者提供帮助。


一旦发现光线变暗,天文学家可以指派其他望远镜去观测柏亚金星更多的细节。举例来说,斯皮策空间望远镜能够识别红外光的爆发——这是一个潜在的重要线索。


根据行星碰撞假设,碎片在其长椭圆轨道中运行到恒星前时会阻挡光线。碎片也会在红外线中升温并放出辐射。但辐射是暂时的,会在碎片远离恒星后停止。捕获这一红外线闪光会支持行星碰撞假设。


“盖亚”正在测量地球与十亿最近恒星之间的距离 / Esa/Gaia/DPAC


天文学家们也期待着“欧洲盖亚任务”的成果,它正在测量地球与十亿最近恒星之间的距离。如果“盖亚”能够精确测定地球与柏亚金星之间的距离,天文学家们就可以明确它真正的亮度。通过比较真正亮度与观察亮度,研究者们能够确定柏亚金星亮度的逐渐减弱是否只是在行星碰撞后恢复正常。不过,这些数据至少要到2019年才能获得。


未来的观测能够回答更多的问题。例如,另一个合理的理论是,在地球和柏亚金星之间的某个地方飘动着由灰尘和气体组成的云团。密度大的云团可能导致光线变暗,而从云团较薄部分向较厚部分的过渡会导致长时期的光线减弱。


那么外星人说呢?原则上说,这一说法还没有被否定。把猎奇的媒体报道放在一边,外星人巨型结构假说仍然可以说是科学的,也是有价值的猜测。至少,如赖特所说,对于寻找外星人的天文学家而言,它提供了一个使用射电望远镜寻找外星信号的目标。


使用“外星智能探索计划(SETI)”艾伦望远镜阵在加州的初步观测并无成果。不过,在2017年1月,赖特、柏亚金和加州大学伯克利分校的安德鲁·西米昂使用绿岸射电望远镜在美国进行了一次更彻底的搜寻。他们现在正在分析获得的数据。


绿岸射电望远镜 / AstroWright Blog


对于其他提出行星撞击假说的人(如:梅茨格)而言,外星人假说的前景引发了他们对这颗原本可能被忽略的行星的关注(或许还有嘲笑)。“外星人巨型结构被视为一个合理的解释,这有点让我心烦,”梅茨格说,“如果我们能找到其他的解释机制,那就更为可取了。”


包括赖特在内的大多数科学家都很可能会承认,外星人巨型结构是没有其他解释的情况下最后的解释。但科学家们表示,即便解释中没有外星人,它仍旧将揭示很多关于宇宙的意想不到的重要洞见:无论是关于行星撞击、星际介质中的气体团还是什么其他东西。


“我们已经做了这么多研究却依旧无法提出一个令人满意的解释,这一点本身就很有趣,”美国宇航局喷气推进实验室的埃里克·马马捷科说,“无论最后的解释是什么,我们都要从中学习。”


马马捷科说,解开这个谜团可能还要再花几年时间。这个答案可能是唯一且独特的,也可能是具有根本性的。


艺术家作品中在绘制银河系行星地图的盖亚 / EsaATG medialab; background: Eso/Brunier


在不久的将来,更强大的仪器将以前所未有的敏感度监测天空,有可能发现更多这样的恒星。


过去,发现一个奇怪的物体经常预示着一种新的现象。 所以,如果历史对现实有所启发的话,柏亚金星可能只是一个开始。


原标题:The most mysterious star in the galaxy

文章来源:http://www./earth/story/20170512-the-most-mysterious-star-in-the-galaxy

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