外星生命真的存在嗎?是否會居住在戴森球一樣的世界?

2020-12-07 遨遊世界科學

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2月28日,著名量子物理學家弗裡曼·戴森(FreemanDyson)與世長辭,享年96歲,他沒有留下驚豔的巨作,追求自己的喜好,沒有深入的專研,廣而泛之。儘管他沒有給世人留下深刻的印象,但是弗裡曼·戴森尋找外星人的想法已經融入了探索文化,那就是著名的外星超級結構----「戴森球」。

戴森球之戴森的回憶

在2003年的一次採訪中,他回憶起自己是如何首次提出「戴森球體」的概念的,這個概念可能會暴露出一個先進的外星文明的存在。這是通過1960年《科學》雜誌上一篇題為「尋找人造恆星紅外輻射源」的文章得出的結論。

戴森寫這篇文章的時候,科學家們正開始利用射電望遠鏡尋找外星智慧生命的跡象。戴森說,1960年的那篇文章指出,無線電是搜索外星生命的絕佳媒介,但前提是外星人願意交流。如果外星人保持沉默,我們就需要利用紅外傳感器來尋找他們從太空中釋放出來的熱量。

戴森在2003年的一次45分鐘的採訪中說:「不幸的是,我在那句話的最後加上一句,我們要找的是一個人工生物圈。」他補充說,他想像著一群物體可以偽裝成遠處的灰塵,外星生命掌握了高技術,把生物圈打造成一個球體,就是戴森球,最後出現在《星際迷航》(Star Trek)中。」

在電影《星際迷航》中,太空人們在太空中扭曲到呼叫的源頭,發現了一個巨大的戴森球體圍繞著一顆恆星。根據《星際迷航》粉絲網站Memory Alpha的說法,如果我們把這個球體放在我們自己的太陽系裡,它會大到幾乎可以延伸到金星的軌道那麼遠。外星生命通過在他們的恆星周圍放置大量的能量收集衛星,隨後創造出戴森球體。

戴森球之謎之球體

所以,當2015年科學家宣布發現一顆恆星表現出奇怪的行為,沒有明顯的波動模式時,大家會感到非常驚訝,部分原因就是受到了戴森球理論的影響。探索小組提出了許多想法,包括這可能是一個現實生活中的戴森球體。

這顆恆星(被稱為KIC 8462852)在其他方面是一個不起眼的物體。它比地球上的太陽更熱、更大,從宇宙的角度看,它與我們的距離並不遙遠,距離我們的行星約1480光年。

研究人員利用一項任務捕捉到這顆恆星怪異的光波動,這顆恆星出現在美國國家航空航天局(NASA)克卜勒太空望遠鏡(Kepler space telescope)的數據中,在一周的時間裡,亮度突然降低了22%。2015年,由天體物理學家Tabetha「Tabby」Boyajian(當時在耶魯大學,現在在路易斯安那州立大學)領導的研究小組,最初無法通過諸如灰塵等自然現象來解釋明暗變化。

他們在《皇家天文學會月刊》上發表的發現論文迅速走紅,根據發現者的名字,這顆恆星被命名為斑貓之星,她把戴森球體的想法歸功於她的一位同事,而不是她自己。她在一次採訪中說,這篇論文最好的結果之一是,它促進了天文學家和那些尋找地外文明跡象的人之間的更多合作。

「這真的很令人興奮,因為我們能夠實時觀察到這一現象,並引發一系列其他的觀察,從而真正研究在恆星前面發生了什麼,」博亞基安回憶說。她補充說,這導致了「大量的數據」,因為研究小組檢查了恆星在不同顏色光線下的光度。

博亞吉安說,就在那時,研究小組發現被阻擋的藍光比紅光多,這表明阻擋物不可能是一個像完美的科幻戴森球體那樣的固體物體。她解釋說:「你可以想像,如果你讓一個固體物體走到光源前面,它會均勻地擋住所有光源。」到2019年,一些天文學家傾向於解釋這顆恆星的怪異行為,比如成群的彗星或聚集的塵埃雲,但博亞基安認為這顆恆星值得更多的研究。

「我們還沒有找到一個自然的解釋,」她說。一般來說,當一顆恆星周圍有塵埃時,就會產生過量的紅外線,也就是說,它發出的紅外線波長更長,但是我們一點也看不見。

「除了這些觀察,」她繼續說,「我們對這顆恆星還有另一個非常奇怪的問題,因為它不僅有短期的亮度下降,而且還有一個多世紀以來非常長期的變異性。總之一切都受到了影響。」

有些人堅持戴森球體假說,博亞基安說,他援引了這樣一種觀點,即隨著時間的推移,建築可能正在改變光的模式。她補充說,在研究小組找到另一顆類似的恆星進行對比研究之前,KIC8462852可能仍然是個謎。

「大自然比我們更有創造力,」她說,暗示著美國宇航局的凌日系外行星勘測衛星(TESS)可能在它研究的天空區域之一接收到信號,只要信號在300天內發生。相比之下,克卜勒觀測同一塊天空達4年之久,其中有兩年是在KIC 8462852突然變暗期間處於休眠狀態。

TESS每27天在天空的不同區域之間旋轉一次,大約每年將半球的視角從南轉到北(反之亦然)一次。它的部分視場重疊在旋轉序列之間,可以在一個小的區域,一次可以研究幾個月。

博亞吉安說,「啊哈」信號的較小可能性可能來自歐洲的蓋亞任務,該任務正在監測10億顆恆星的運動和光度變化等屬性。由於蓋亞不斷地在天空的不同部分之間移動,它無法進行持續的監測——這意味著如果它發現了一些有趣的東西,任何觀測都將是短暫的,需要另一個任務來跟蹤。

在國際上對她的發現感到興奮的時候,博亞健收到了戴森的一個熟人的邀請,讓她聯繫這位著名的物理學家,當時戴森大約91歲。她給戴森寫了一封電子郵件,簡要解釋了她的工作,以及科學家們如何努力解釋KIC 8462852的行為。令她高興的是,戴森僅在15分鐘後就回復了她的祝賀。

戴森在給博亞健的電子郵件中寫道:「這是天上動物園裡的一種新生物,它將變得非常重要。」他將她的團隊的發現與美國的Vela衛星在20世紀60年代發現的伽馬射線暴進行了比較,Vela衛星的設計主要是用來探測核試驗的。

戴森在那封電子郵件中寫道,伽馬暴發現背後的團隊成員之一向他吐露了這一發現,並表示研究人員「對發表這一發現猶豫不決」,因為「這些射線似乎違反了物理學定律」。在短短幾秒鐘內,伽馬射線爆發所產生的能量相當於太陽100億年的壽命所產生的能量。

戴森鼓勵研究人員展示他們目前的研究成果,相信隨著時間的推移,會出現一些解釋。於是,這本書出版了,幾十年來引發了各種相互矛盾的解釋。一代人之後,在1991年,美國宇航局的康普頓伽馬射線天文臺發射了伽馬射線,並發現平均每天有一次射線爆發,從天空的各個地方發射出來。

康普頓發現爆發有兩種類型——長時間爆發和短時間爆發——直到2005年這兩種爆發的來源才被確定下來。長壽命的爆發來自於被稱為超新星的非常強大的超新星爆炸。當兩個殘星(稱為中子星)相互撞擊形成黑洞,或黑洞吞噬中子星時,就會發生短暫的爆炸。

「這只是一封可愛的電子郵件,」博亞金這樣評價戴森的話。她補充說,他的理論仍然與天文學相關,因為科學家們正在努力解決一個持續存在的問題,即考慮到我們宇宙的大小和地球人數十年來的不懈探索,為什麼我們至今還沒有發現有智慧的外星人。

博亞吉安說:「儘管我們發現了幾十顆、幾百顆、幾千顆到處都是的行星,但沒有跡象表明那裡有智能生命,或許某一天我們真的看到戴森球。」

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