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第269章 太空望远镜(2)

    而且这个遮挡天体所在的区域温度远高於地球,並不適合生命起源。
    第五个主题:**哪些自然现象可以解释这一异常,以及为何多数假说並不成立**。
    这个天体的体积不可能是行星,但遮挡光线並不需要极大的质量,就像窗帘不需要比保龄球更重,却能遮挡更多光线一样。
    最初的两种猜想是大量彗星,或是行星碰撞產生的碎片云。彗星体积很小,但反光性强,能遮挡大量光线;行星碰撞则会向太空拋散大量碎屑。
    要知道,我们只观测到了两次亮度下降,例如一颗大型彗星从深空靠近恆星,750天后又远离,就可能造成这样的现象;也可能是一系列彗星受到外太阳系某个大天体的扰动,成群结队地从恆星前方经过。
    塔比星周围约800个天文单位处,有一颗红矮星伴星。作为对比,冥王星距离太阳仅约40个天文单位,比邻星距离太阳约27万多个天文单位。
    因此,这颗红矮星完全可能引发大规模的彗星扰动,形成持续数年、相对集中的碎片群。
    第一次亮度下降遮挡了15%的星光,第二次遮挡了22%,不断扩散的碎片云完全可以造成这种效果。
    行星碰撞事件虽然极其罕见,能观测到纯属巧合,但我们並不清楚这类事件的实际发生概率。粗略估计,这类事件每10亿年左右发生一次,碎片云会存在数十年。
    我们观测了15万颗恆星,发现一例这样的现象,虽然概率不高,但远不及中彩票那么极端。
    当然,科学家也寻找了相关证据,我们直到2017年5月才再次观测到凌日现象,但任何大型碎片云都会散射光线,且散射、反射的光线与吸收的光线总量,应该等於遮挡的光线总量。
    即便是反光性很强的彗星,也会吸收大量光线。我们多次討论过戴森球和行星级城市的相关概念,天体吸收的光线会转化为热量,以红外辐射的形式释放,峰值波长约10微米,对应地球表面的温度范围。
    照射到太空天体上的光线,未被反射的部分会使天体升温,直到辐射的热量与吸收的热量达到平衡,这个平衡温度对应特定的辐射峰值波长和光谱分布,我们可以据此进行观测。
    我们对液態水存在的温度区间对应的辐射波段格外关注,因为这是可能存在生命的关键条件。
    我们预期这些碎片云会释放出明显的红外辐射,行星碰撞產生的碎片云温度会更高,因为碰撞过程会释放巨大的能量,类似月球形成时的那次撞击。
    此外,年老的恆星系统中,大型碰撞事件本就会越来越少,天体要么稳定运行,要么坠入恆星,要么被拋出系统。
    有人质疑彗星群假说,认为需要数量极其庞大的彗星才能造成如此大的光变,但我並不完全认同。虽然所需彗星数量確实惊人,但我们並不清楚太阳系远端的奥尔特云中存在多少冰质天体,其总质量可能远超地球,且绝大部分是冰。
    因此,这颗更大的恆星周围可能存在更多冰质天体,而800个天文单位外的红矮星完全可能引发大规模的彗星扰动。
    甚至可能是一颗小型行星在解体过程中,拖拽著大量物质经过。冥王星和多数冰质矮行星本质上就是超大彗星。
    但这一假说依然缺乏足够的说服力。
    另一种可能是巨型小行星带,小行星单位质量遮挡的光线比行星更多,质量与地球相当的小行星群,遮挡的光线会远超地球。
    但这类结构通常是对称的环状,而非不规则的团状,而且环状结构会持续遮挡光线,不会出现周期性的、持续数天的光变。
    不过,也可能存在极轴方向的环状结构,或是成群运动的小行星群,类似特洛伊小行星群;也可能像木星那样拥有庞大的卫星碎片环,或是像天王星一样,环系统与黄道面垂直,从而遮挡大量光线。
    还有一种可能是正在形成的原行星,但这一假说也並不理想,因为这需要恆星的年龄远小於我们最初的判断,而恆星年龄的测定本身就存在难度。
    我们通常通过与恆星一同运动的邻近恆星来判断其年龄,但恆星並非始终保持原有的星团结构,很多恆星会脱离原星团,在银河系中独立运动,有些恆星从太阳诞生时就与太阳为伴,有些则只是短暂路过。
    观测到一群运动轨跡相近的恆星,能大幅提高年龄测定的准確度,但这一方法並非绝对可靠。
    接下来是第六个主题:**最新研究进展**。
    我们目前无法確定塔比星的准確年龄,如果它比我们认为的更年轻,那么原行星假说就有一定的可能性。
    当然,即便在年老的恆星系统中,也可能发生天体碰撞后重新吸积形成新行星的情况,因此也可能存在冷却后的碎片云,但这两种假说的可信度都不高。
    科学家还查阅了这颗恆星的歷史照相底片,塔比星、wtf星这些名称都是近年才出现的,这颗恆星早在一个多世纪前就被发现,並在克卜勒望远镜发射前就被多个星表收录。
    研究人员调取了超过1000张这片天区的歷史照片,对比塔比星与邻近恆星的亮度变化,结果显示,自1890年以来,这颗恆星的亮度下降了约20%,不过这一数据存在较大误差。
    另一项进展是,搜寻地外文明计划(seti)对这颗恆星进行了观测,没有发现任何人工信號。虽然科学家原本就对此不抱期望,但这一观测依然是必要的。没有检测到信號,这一阴性结果同样具有科学价值。
    人们常说,外星文明可能使用加密信號、不用无线电,或是用雷射代替全向广播,我们在费米悖论中討论过这些观点。
    但加密假说並不成立,原因很简单:我们不需要破解加密代码,就能判断是否存在人为信號。更何况,如果这是人造结构,其存在本身就极其显眼,毫无隱蔽性可言。
    加密本身需要消耗资源,没有特殊理由,不会对所有信號进行加密。如果目的是隱藏自身文明,却建造一个能明显遮挡恆星光线的巨型结构,无疑是自相矛盾的,就像狙击手穿著迷彩服潜伏,却每隔几分钟发射信號弹、用扩音器播放国歌一样。
    第七个主题:**如果这是巨型结构,可能是什么类型**。
    首先,它不可能是戴森球。
    戴森球並非一个包裹恆星的刚性外壳,事实上,刚性外壳的结构並不合理,这也並非弗里曼·戴森最初提出的概念。
    它可能是一个建造进度约1%的早期戴森群,但这类结构应该是对称的。建造戴森群通常会先建造环形轨道群,逐步扩建,再增加新的轨道环,这种方式更易实现,因为轨道上的物体逃逸速度极低,移动几乎不需要推力。
    在戴森群的同一轨道环上移动,甚至只需要一套太空衣和一个灭火器就能实现。
    话虽如此,任何戴森群都有建造起点,如果我们在太阳系中建造戴森群,可能会先从所谓的“行星云”开始。
    在这种情况下,母星周围会先形成一个由轨道棲息地和太阳能收集器组成的集群,类似微型戴森群,呈现出团状结构,这与塔比星的光变特徵较为吻合。
    我个人並不认为塔比星的异常是巨型结构导致,但如果真是如此,我更倾向於这种早期戴森群的假说。
    同理,如果是对行星进行大规模开採,也会在行星周围形成庞大的轨道建筑群和碎片云。在太空採矿成本极低的情况下,微型陨石的威胁並不大,因为可以用冰和岩石为空间站加装厚重的装甲,我们在旋转棲息地中討论过这一点。
    此外,歷史观测数据显示,这颗恆星在过去一个世纪中持续变暗,也可能是整体分布相对对称的结构,在开採某颗行星时形成了局部的遮挡。
    但这里存在一个核心问题:没有理由在这颗恆星周围建造巨型结构。我们没有在这片区域发现任何大规模星际文明的跡象,克卜勒望远镜长期观测这片天区,大量邻近恆星都在观测样本中,没有任何一颗恆星出现类似的异常。
    在一颗寿命仅约30亿年的恆星周围演化出智慧生命,可能性微乎其微。即便这颗恆星比我们认为的更年轻,这种可能性也只会更低。
    也就是说,这不可能是某个文明的母恆星系统,也没有在这片区域发现存在星际帝国的证据,其他恆星都没有出现相同的光变现象。
    这就涉及到动机问题:为什么会选择一颗寿命短暂、已步入晚年的恆星,作为建造巨型结构的首选目標?即便是资源开採,也会优先选择条件更优的恆星,而这片区域存在大量更合適的恆星。
    或许这个文明只是在近百年內才抵达这里,塔比星距离地球约1500光年,我们观测到的过去一个世纪的亮度变化,对应的是罗马帝国衰落时期的景象。
    或许它们的母恆星系统就在附近,只是公转平面没有朝向地球,尚未形成完整的戴森群;或许它们刚刚开始开发周边的恆星系统,塔比星是最早开发、且公转平面恰好朝向地球的目標之一。
    但这一猜想依然过於牵强:要么是这个文明在极短时间內快速演化,要么是只选择了这一颗恆星进行开发,要么是这是它们最早开发、且唯一被我们观测到的目標。
    即便第三种情况成立,一个能建造星际帝国、达到卡尔达肖夫2型文明水平的智慧文明,距离地球如此之近,且恰好与人类文明在时间上同步开始扩张,而其他更古老的文明却没有任何跡象,这在概率上几乎不可能。
    如果1500光年外存在一个智慧文明,那么以3000光年为半径画一个球体,体积是前者的8倍,恆星数量也多8倍,按概率计算,应该存在8个以上拥有科技文明的行星。
    1500年在银河尺度上只是一瞬间,这些文明中理应存在比它们更古老、发展更成熟的文明,这就变得极其不合理。
    如果这不是母恆星系统,那么这种巧合的概率,就相当於同一天被闪电击中又中了彩票头奖。
    总而言之,我认为这是巨型结构的可能性极低,不仅因为它更可能是自然现象,更因为它完全不符合巨型结构的合理特徵。
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    我们聊了狭义相对论的基础,探討了如何让时间变慢,也澄清了人们在这个问题上常有的一些困惑。我们当时还谈到了量子纠缠。今天我们会在这些概念的基础上稍作拓展。
    我们要来看三个新的简易概念:**静质量**、**洛伦兹因子**(用小写希腊字母γ表示),以及大写希腊字母β。
    最后这个最简单。当我们处理真正的相对论性速度时,我们总是以光速为参照——某个物体的速度是0.9倍光速,或是0.5倍光速,我们直接用β表示。
    如果β=0.5,就意味著你在以光速的一半运动。这样写更省事,公式也更简洁。
    洛伦兹因子(即γ)也是同理。算出任意速度对应的γ值,你只需用它乘以或除以固有长度或固有时间,就能算出时间膨胀了多少、长度收缩了多少。
    你也可以用它乘以静质量,算出相对论性质量是多少。
    静质量是个简单的概念,但有一些微妙之处。它字面意思就是物体静止、没有运动时测得的质量。
    不过我们现在通常不用非静质量、相对论性质量,而是保持静质量不变,用物体的总能量来思考。
    所以我们经常把能量、动量和静质能结合起来使用。这让γ变得方便得多,也意味著我们更习惯用γ和β来表述,因为它们的效应更直观。


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