图片来源：Pixabay
尽管太阳会熄灭，人类利用太阳能的痕迹却会一直保留下来。当然，这要求人类对能源的利用能力再上一个台阶——围绕太阳建立起戴森球。
撰文｜白德凡
审校｜王昱
在先前的推送中我们介绍过，有研究人员估算人类距离I型文明并不遥远，可能只需要300年时间。那时人类将有能力利用整颗地球上的全部能源。而如果人类幸运地度过了这个时期，并延续下来，下一步或许就该考虑发展星际航行技术了，而这一任务的首要门槛便是能源问题。
星际飞船的能源很可能是可控核聚变技术，然而即使未来的人类已经实现了可控核聚变，地球上的核聚变原料规模也很可能不足以支持频繁的星际航行。好在我们身边就有一个现成的核聚变能源库——太阳。为了实现星际航行，人类将更充分地利用太阳的能源，从而进化成II型文明，那时人类将可以利用整颗太阳产生的能量。
而就在这个过程中，人类会在太阳系中留下难以磨灭的痕迹。即便许多年后太阳死去，变成一颗白矮星，人类也早已星际移民到其他星系，宇宙中的其他文明也可以从太阳系的残余中获知人类存在过的迹象。根据最近发表在《英国皇家天文学会》上的一项研究，II型文明建造的获取恒星资源装置——戴森球，可以在星际空间产生可观测的信号，即便恒星已经燃烧殆尽变成了白矮星，白矮星的红外辐色谱也会暴露这些装置的存在。
捕获阳光
抵达地球的太阳能仅仅是太阳释放的全部能量的非常小的一部分，却足以驱动地球上生态系统和气候系统的演化。虽然人类现阶段的技术还无法利用整颗太阳产生的能量，但有科学家为此设想过可行的方案。1960年，物理学家弗里曼·戴森（Freeman Dyson）提出了“戴森球”的概念，这是一组巨大的太阳能收集器，围绕着发光恒星运行，将恒星沿别的方向发出光能收集起来，供给行星上的文明使用。如果人类能够围绕太阳建造戴森球，不仅可以彻底解决能源问题，甚至还能在此基础上探索星际航行技术。
虽然叫做戴森“球”，但这种装置并不是真的将恒星包裹在一个球体内，那样的设计过于庞大，难以保持稳定运行，很可能会与行星相撞。更可行的设想是，用一组太阳能收集装置，像蜂群一样围绕着太阳运行。这些装置可能先围绕太阳形成环形，再由多个环构成空心球体，将太阳包裹在中心。这样装置群可能会改变恒星发出的光，然而，这种干扰很可能太小了，如果真有地外文明围绕他们的恒星建造了戴森球，地球上的天文学家也难以观测到。
戴森球的一种可能形态，太阳能收集器构成环状围绕太阳运行，多个环将太阳包裹在中心。（图片来源：Wikipedia）
尽管如此，天文学家还是发现过一些疑似戴森球的离奇天文现象。其中的代表是2014年观测到的一颗叫做KIC 8462852的恒星，也昵称作“塔比星”（Tabby's Star）。这颗恒星距离地球约1470光年，在过去的一个世纪里，它的亮度下降了15%以上。这一现象让天文学家感到震惊，因为除了在濒死时期之外，恒星不可能在短时间内发生如此巨大的亮度变化。一般的凌星现象——也就是绕行行星遮挡住了恒星——最多也只能让恒星亮度下降1%，解释不了这样大幅度的变化。
天文学家不得不援引星际尘埃、彗星甚至黑洞的干扰来解释这一现象，但每种假说都还不能给出圆满解释。而2016年发表在《天体物理学杂志》的一项研究中，有天文学在分析了塔比星的亮度变化规律后，认为这是一个很有价值的地外文明探测目标。它的亮度变化可能是由类似戴森球的装置群造成的，这些装置能够造成恒星出现各种时间尺度的亮度变化，从几个小时直至数个世纪。这些天文学家甚至还给出了下一步的观测统计量，用来区分塔比星的亮度变化到底是自然现象，还是“人”为的。
恒星尸体的线索
尽管塔比星是否暴露了戴森球结构，目前还没有定论，但已经有科学家走得更远。在最近发表在《英国皇家天文学会》上的一项研究中，有天文学家建议，不应该只盯着恒星寻找戴森球，我们更应该寻找白矮星周围的戴森球遗迹。而他的理由很简单：白矮星是恒星燃烧殆尽后的尸体，如果它周围存在戴森球遗迹，那这一定是这个恒星系统原生的文明留下来的，而不会是星际移民来的文明留下来的，因为没有人会愿意费大力气跑到一颗恒星尸体周围建造这样大型的工程。所以，白矮星周围的戴森球更能揭示恒星系统原生文明的信息，科学家甚至能根据这类戴森球的数量，去验证对地外文明诞生率的估算可不可靠。
怎样寻找围绕白矮星的戴森球呢？白矮星的亮度不高，难以观察亮度上的变化。而论文作者本·祖克曼（Ben Zuckerman）建议，应该从白矮星的红外辐色着眼。戴森球吸收恒星的热辐色，并将这些辐色转化为其他形式的能量。由于能量转换效率不会达到100%，这个过程会留下一些废热，以红外光的形式逸出。在白矮星的请景中，戴森球可能会增加白矮星在某个特征温度上的红外辐色。
在现有的天文观测中，大约百分之几的白矮星显示出过量的红外辐色。然而这并不都是戴森球的痕迹，相反，其中的大部分可以由白矮星附近的尘埃颗粒，或其伴星的影响来解释。祖克曼表示，未来更经确的天文观测，如詹姆斯·韦布空间望远镜，或许可以发现白矮星红外辐色中一些无法通过自然过程解释的现象。当然，即使所有的观测一无所获，这个结论依然有价值，因为它为原生外星文明数量设定了一个上限，科学家也可以据此修正关于宇宙文明诞生率的估算。
反过来说，如果未来人类发展出了星际航行技术，并且在太阳变成白矮星之前已经离开了太阳系，那时人类留下的戴森球——这是星际航行的能量来源——还在增加着太阳尸体的红外辐色。或许宇宙其他角落里的文明，可以从这一点迹象中获知，这个已经死亡的恒星系统曾经诞生过文明。
论文链接：
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/0004-637X/816/1/17#apj521657s4
https://arxiv.org/abs/2204.09627
——END——
本文经授权转载自微信公众号：环球科学 作者：环球科学
转载内容仅代表作者观点
不代表中科院高能所立场
编辑：麻溜溜的猪猪
经彩视频 不要错过
星标关注“中科院高能所”微信公众号
经彩内容不错过
