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如何在“赫-羅圖”上尋找“戴森球”。
“戴森球”可能的樣子。
В?щун / Wikimedia Commons
對于那些在宇宙中追尋文明技術特征的獵手而言，“戴森球”無疑是一座圣杯。上世紀60年代弗里曼·戴森（Freeman Dyson）認為，高度發達的文明或會把他們的恒星包裹在一個由大量小型組件構成的巨型球面里，以便采集其產出的所有能量。
至少在理論上，建造這樣一群小型組件是可行的。但“戴森球”看起來究竟什么樣？一直以來卻沒有人能夠說得清。近日來自阿肯色大學的科學家Amirnezam Amiri，在一篇即將發表于《宇宙（Universe）》雜志上的論文中，探討了這個問題，揭示了我們在哪些類型的恒星周圍發現這種巨型結構的可能性最大。
結論并不令人意外。最有希望發現“戴森球”的恒星類型之一是紅矮星。紅矮星是銀河系中最常見的恒星類型，它們能以極慢的速度消耗燃料，因此壽命非常長。據估算，紅矮星的壽命可以長達數萬億年，遠超宇宙當前的年齡。
與太陽相比，紅矮星的體積相對較小。外星文明可在距其表面0.05至0.3天文單位（1天文單位等于一個地日平均距離）的地方部署“戴森球”，所需的材料成本較低。
另一種適合建造“戴森球”的天體是白矮星。白矮星嚴格說起來并不是恒星，而是恒星的殘骸。它們的密度很大，體積卻很小。白矮星與其前身恒星相比，半徑僅為后者的大約1%。在白矮星周圍，“戴森球”只需建在距離表面僅幾百萬千米處。白矮星雖然已經不再核聚變，但它們還能穩定地通過輻射輸出能量至少幾十億年，本質上依然是一種高效且長效的能源。
那被“戴森球”“寄生”的天體究竟看起來會是什么樣？天文學家通常使用“赫-羅圖”來分類恒星。“赫-羅圖”的兩個坐標分別對應恒星的溫度和光度。如果有“戴森球”存在，它一定會阻擋恒星發出的所有自然光，改變其在“赫-羅圖”上的位置。
能量不能被憑空創造，也無法被徹底消滅。因此“戴森球”本身一定會向外發射與恒星輸入能量完全相等的輻射。這種輻射會以熱量或紅外線的形式出現。“戴森球”本質上就是一個能夠吸收恒星發出的光，將其轉化成某種可供使用的能源后，再以熱量的形態輻射出去的外殼。
如此一來，這顆恒星在“赫-羅圖”上的位置就會發生明顯的轉移。確實地說，它會向右移動到更低溫的位置。但恒星的光度并不會改變，只是輻射轉移到了紅外波段。“赫-羅圖”的光度指的是全波段光度，因此無論是被“戴森球”“寄生”的是紅矮星還是白矮星，該天體在“赫-羅圖”上的垂直位置都會與原天體保持一致。
關鍵在于，有“戴森球”的天體，其表面溫度會低至50K，比典型紅矮星的3000K低兩個數量級。在“赫-羅圖”上，這類天體所在的位置，遠離普通紅矮星的聚集區，且不可能存在任何天然恒星。因此一旦有案例出現在這個位置，都極具研究價值。
另一個值得考慮的因素是，被“戴森球”“寄生”的恒星周圍可能會缺乏塵埃。恒星周圍通常會存在與塵埃盤相關的硅酸鹽發射線，但是如果它的周圍存在“戴森球”，光譜數據很有可能會顯得異常干凈。
使用小組件集群的方法建造的“戴森球”必然還有另一個特征——這些小組件之間會存在空隙。事實上，一個完整的“戴森球”在物理學上也是不可能實現的。因此如果存在“戴森球”，恒星就會因為結構的旋轉而產生極不自然的光變曲線。
“赫-羅圖”是恒星分類的有效工具。
ESO
參考
Dyson spheres on H-R diagram
https://arxiv.org/abs/2602.23270
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