天文學家或許能通過尋找異常低溫、純凈的紅外信號,來識別長壽恒星周圍可能存在的戴森球。
自1960年物理學家弗里曼·戴森提出這一概念以來,"戴森球"已成為搜尋先進外星文明最受關注的技術特征之一。基本設想是:遠超人類文明的智慧生命可能用"球體"(按現代理解更可能是大量小型組件組成的"群集")包裹其恒星,以捕獲幾乎全部恒星能量。這種結構在理論上是可能的,但天文學家仍面臨一個關鍵問題:從地球看去,它會是什么樣子?
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阿肯色大學的Amirnezam Amiri在arXiv上發表的一篇新預印本論文探討了這一問題,并指出了最值得搜尋戴森球群的恒星類型。
小型恒星是更理想的目標。紅矮星是其中一類有前景的候選者。這類恒星在銀河系中最為常見,核燃料消耗極慢,壽命異常漫長。部分紅矮星預計可存活數萬億年,遠超宇宙目前的年齡。由于它們比太陽小得多,戴森球群可被放置在距恒星表面0.05至0.3天文單位的位置,從而減少建造所需的材料總量。
從工程角度看,白矮星可能更具吸引力。白矮星是類似太陽的恒星死亡后留下的致密冷卻殘骸,被壓縮到半徑僅約原恒星1%的微小尺寸。在白矮星周圍,戴森球群可在距表面僅數百萬公里處運行,這使得建造巨型能量收集結構的難度遠低于圍繞更大恒星的情況。白矮星還能穩定釋放能量數十億年,是潛在的可靠長期能源。
那么,被此類巨型結構包圍的恒星實際會呈現什么特征?天文學家通常使用赫羅圖(H-R圖)根據溫度和光度對恒星分類。然而,戴森球會阻擋恒星全部自然光線,徹底改變其在圖中的位置。
能量既不會憑空產生也不會消失,因此球體必須向外界輻射與恒星輸入完全相同的能量總量,只是以熱量或紅外光的形式釋放。換言之,戴森球可被視為一個吸收恒星光線、利用這些能量、再以熱量形式釋放的殼層。這一過程會將恒星在赫羅圖上的位置完全右移——即溫度更低的區域。光度本身絲毫未變,只是轉移到了紅外波段;由于赫羅圖使用的是全波段光度(涵蓋所有光譜),被包圍的恒星在圖上會出現在意想不到的位置。
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