破解塔比星之谜：不是外星人的戴森球几乎可以肯定的是

出品：川陀太空

译者：王善钦（加州大学伯克利分校天文系）

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题图：Keck望远镜H波段拍摄下的塔比星（KIC 8462852，右）以及它的伴星（左）的图像。来源：Boyajian et al. MNRAS, 457 (4): 3988–4004. http://arxiv.org/abs/1509.03622

几年前，参与“行星猎手”观测项目的一些天文学家分析了“开普勒”太空望远镜（Kepler space telescope）的数据后，发现一颗距离地球1280光年、位于天鹅座方向的恒星的亮度在发生奇怪的变化。

这颗星被命名为KIC 8462852，也被命名为“塔比星”（Tabby"s Star）或者“波雅吉安星”（Boyajian"s Star），后者是因为耶鲁大学天文系的Boyajian等人在2015年9月公布了一篇描述这个恒星的论文而得名，这篇论文于2016年发表于英国的《皇家天文学会会刊》。

塔比星是一颗稍大于太阳的、处于正常燃烧阶段的恒星（即“主序星”）。这颗恒星的异常之处在于：它的亮度会产生异常的波动，最暗时比正常时暗百分之22，如下图。

图：2013年2月28日前后，开普勒太空望远镜观测到的塔比星的亮度变化曲线。2月28日那天的变化幅度最大，达到百分之22。Credit: John Passos

塔比星的亮度变化存在一定周期性，类似于太阳的周期性活动，例如，2017年5月开始到现在，塔比星的亮度又发生了多次周期性变化，但变化幅度只有百分之2到百分之3，如下图。由于不同时期亮度减小的最大值不同、且变化周期不固定，这种周期性变化并不算严格的周期性变化，只能说是“准周期性变化”。

图：2017年5月2日到10月4日，塔比星在r波段的亮度变化。Credit：Bruce L. Gary (&Tabby Team)

塔比星的奇特亮度变化引起很多学者的兴趣，多种理论应运而生。这些理论可以粗略分为两类：第一类理论认为，一些物质包围了这颗恒星，导致恒星光度减弱。至于这些物质从何而来，又有多种说法。第二类理论认为围绕这颗恒星的一颗行星上的外星人制造了一个物质壳，将恒星包围住。

先说第二类理论。这个理论相当离奇，因为要制造出能够有效阻挡恒星光的物质，需要的技术远超过当前地球人的能力。几十年前，著名的数学物理学家戴森（Freeman Dyson）就提出，有些掌握高端技术的外星人可以制造出一个球壳状的物质云，将恒星包围住，以拦截住向外运动的恒星光，将其利用起来。这个假想中的球壳状物质被人们称为“戴森球”。因此，有些人认为塔比星的奇特的亮度变化行为就是戴森球导致的。

图：戴森球的艺术想象图。

最近发表的一项新研究，基本上将外星人戴森球的可能性排除了。这项研究由亚利桑那大学天文系的博士后Huan Y. A. Meng主导，多个机构的合作者参与，相关论文发表于10月3日出版的《天体物理学杂志》（ApJ）。

这项研究使用了太空中运行的“雨燕”（Swift）卫星上的紫外-光学望远镜（UVOT）观测紫外线亮度，使用太空中的斯必泽（Spitzer）红外望远镜观测红外线亮度，使用比利时的68厘米反射望远镜观测可见光亮度。

通过长时间观测，研究人员发现塔比星发出的光的亮度在不同波段上的变化率不一样。换句话说，紫外线亮度、红外线亮度、可见光亮度在同一时期内变化的程度不一样，红外线亮度的下降比紫外线亮度下降得慢。

这个特征意味着：遮挡恒星的物质由那些大小为几微米的尘埃粒子构成，不能比这么大的尘埃大，也不能比这么大的尘埃小。因为比这么大的尘埃更大的物质颗粒会导致光在所有波段上的下降速度相等，这与观测不符合。而比这么大的尘埃粒子小的粒子，会被恒星发出的光辐射吹散，无法长时间阻挡恒星光。因此太大的颗粒与太小的粒子，都不可能。

如果遮挡物是外星人建造出来的戴森球，其中的物质颗粒显然是很大的颗粒，因此也就基本上被观测排除了。当然，针对塔比星的戴森球理论也算死而不僵，因为人们可以假设那些外星人制造的就是几微米大小的尘埃，组成云团，构成物质环，阻挡部分阳光。因此，搜寻外星生命的天文项目，比如SETI（全称：The search for extraterrestrial intelligence；“外星智慧生命搜寻”），依然可能继续搜寻可能从塔比星那里发过来的信号。SETI项目是加州大学伯克利分校天文系的行星科学家们发起的，前几年，俄罗斯富豪尤里·米尔纳向这个项目捐了一亿美元。SETI项目在过去几年里对塔比星的监测都没有发现外星人信号（这是显然的，不然早就轰动世界了）。

虽然依然可以认为塔比星的亮度变化可能由外星人引起，但是根据所谓的“奥卡姆剃刀”原则，我们可以说：既然可以用其他更自然的模型解释，就不必假设外星人在设计一个戴森球。毕竟这个假设多了一个前提：存在文明高度发达的外星人。

因此，剩下的可能性就只能是宇宙中自然形成的粒子团了。Huan Y. A. Meng认为，塔比星的亮度降低是因为物质环的遮挡，而这个物质环是几微米大小的颗粒组成的凹凸不平的云团，这个云团围绕恒星旋转的周期大约是700天。

图：物质环遮挡塔比星的艺术想象图。Credit：NASA/JPL-Caltech

至于这些尘埃颗粒如何形成，似乎还没有一个统一说法。有的人认为这是一些破碎的彗星物质形成的；有些人认为这是恒星形成残留下来的盘物质。未来，天文学家还会继续深入研究这颗星发生变化的更具体的模型，但几乎可以肯定的是，外星人戴森球模型已经被排除了。

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责任编辑：科罗拉多大学地球科学Dr. zhang

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这项新研究论文的网址：http://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/aa899c/meta

要想免费下载，请下载Arxiv网站上的预印本：http://arxiv.org/abs/1708.07556

Boyajian等人首次系统描述这个恒星的研究论文的网址：

http://adsabs.harvard.edu/abs/2016MNRAS.457.3988B

要想免费下载，请下载Arxiv网站上的预印本：

http://arxiv.org/abs/1509.03622

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