这一颗是木星,这一颗是土星,这两颗星星都是夜空中的行星,它们每天晚上的相对位置都会发生一定的变化。而除此之外,我们看到的满天的繁星,还有这条银河,全都是由恒星构成的。恒星的相对位置是不动的,至少在我们的肉眼当中是看不到任何的相对变化的。
每当我们仰望星空,看着满天的繁星,我们都会看到这些星星在发生着闪烁,不过这种闪烁,并不是由于星星的亮度本身在发生周期性的变化,这是由于我们的地球大气对星光产生了扰动。如果我们能像古代的观星者一样,每天晚上我们都盯着这些星星看,我们很容易就会发现,行星的亮度它是会发生周期性的变化的。这是因为行星到地球的距离其实是在产生周期性的变化。
但是我们绝大多数人,都不可能用肉眼看到恒星的亮度有任何的变化,除非你与200多年前的古德里克一样,拥有一双无与伦比的锐利双眼。英国人古德里克,他是一位聋哑人,但上帝给他关上一扇门的同时,也为他打开了一扇窗,古德里克拥有一双超强的眼睛。他从小痴迷于观星,1782年,年仅18岁的他就做出了一个重大的发现。
古德里克仅凭一双肉眼,不借助任何望远镜和其他仪器,就测定了被称为魔星的英仙座β星的亮度变化周期为2天20小时49分8秒,这与我们今天借助天文仪器的测量结果一致!更重要的是,古德里克对这个现象提出了一个解释:实际上英仙座β星,是由一亮一暗两颗恒星组成的双星系统,它们绕着共同的质心旋转,这才形成了周期性的明暗变化。
因为这项成就,古德里克成为了英国最年轻的皇家学会会员,这就相当于他18岁就当选了科学院的院士。又过了2年,也就是到了1784年,他再次发现了一颗恒星,它的亮度呈周期性变化,这颗恒星的学名叫仙王座ε,中文名叫造父一,它的变光周期大约为5.4天。天文学家们发现,这颗恒星亮度变化的原因,是因为自身的周期性膨胀和收缩导致的,这是一颗处于生命最后阶段的恒星。这种类型的恒星有一个正式的中文名称,叫作造父变星。
我们大家都非常熟悉的这颗北极星,它就是一颗典型的造父变星。大家看,这里是北斗七星,然后朝这个方向延长,到了这里就是北极星。研究恒星的光变是一项非常有价值的天文观测活动,随着人类的天文望远镜越造越大,观测精度的不断提升,使得我们有能力发现另外一种类型的变光恒星,这种恒星的亮度变化,是由于一种罕见的天文奇观形成的,这种天象被称为行星凌日。
行星绕着它的母恒星公转,每当它经过它的母恒星表面的时候,恒星的亮度会被遮挡住一部分,于是这颗恒星就会发生周期性的亮度变化,这就被称为行星凌日现象。现在是北京时间2020年6月21日下午2:40左右,那么我在青藏高原的一个盐湖上,再过几分钟,就在我的头顶,将会上演一次罕见的日环食天象,这是因为,我们地球的卫星月亮遮挡住了我们的太阳,所以就产生了日食现象,让我们一起见证奇迹时刻。
但是当我们望向宇宙深处时,这种光度变化其实非常弱,例如每当木星挡住太阳,假如有外星人在观察,他们会看到太阳的亮度降低大约1%。第一颗这样的恒星是在1995年被发现的,它就是飞马座51星,这颗恒星每隔7天光度就会下降1.7%,持续3个小时,这说明有一颗大约像木星那么大的行星,每隔7天就绕着它转一周。他的发现者马约尔,因为这项成就获得了2019年的诺贝尔物理学奖。
可以这么说,我们每次发现一颗新类型的变光恒星的时候,都会得到一些有价值的天文学成果。所以到了2015年,我们又发现了一颗奇特的变光恒星的时候,几乎就立即引发了天文学家还有天文爱好者们的轰动。这颗恒星的编号是KIC8462852,它一直隐藏在,开普勒太空望远镜已经观察过的20多万颗恒星光变的数据中。
这批数据在一个名为行星猎手的网站上被公布后,全世界的志愿者都来寻宝,很多志愿者都注意到了这颗恒星的奇特,给它打上了诸如奇特、有趣、巨大的凌星等标签。这引起了耶鲁大学的天文学家塔贝萨的强烈兴趣,塔贝萨对这颗恒星进行了深入的研究,这一研究就让她倒吸一口凉气,这颗恒星不仅有趣,简直太奇葩了,真的让人叹为观止!研究成果一公布,整个天文学圈子都轰动了,人们用塔贝萨的昵称把它命名为塔比星。
2009年1月份,它的亮度持续减弱,一周后又逐渐恢复亮度,这种变化规律,不太可能是被一颗标准的行星遮挡造成的,因为行星遮挡总是干净利落,亮度马上下降,然后又平稳地维持数小时,然后又迅速地恢复,如果把亮度的变化用曲线表示出来,这根曲线是对称的。但塔比星就完全不同了,它的亮度下降与恢复阶段从光变曲线上看是不对称的,这与已知的任何恒星光变理论都不相符,就是这一奇特的光变曲线,引起了塔贝萨的强烈关注。
到了2011年的3月份,出现了令所有的天文学家们都大跌眼镜的新情况,塔比星的亮度,在一个星期之内居然降低了15%之多,然后过了三天它又恢复了正常。可能你肉眼看着觉得这个变化很小,实际上对于恒星来说这已经是十分巨大的变化了。假如这是由一颗行星的遮挡造成的,那么它与恒星的相对大小就需要达到这么大。这就让所有的科学家们觉得,行星遮挡的可能性实在是太低了。
到了2013年的2月,塔比星再次挑战了天文学家们的想象力极限,这次的变化更加惊人,在光度曲线上出现了一连串的“毛刺”,有时候保持一两天,有时候则持续一周,这一连串的光度减弱现象陆陆续续持续了100天左右,下降幅度超过了20%。毫无疑问,塔比星系一定存在着某些非同寻常的情况。到目前为止,它奇特的变光曲线,在开普勒望远镜的观测数据中是唯一的,可见塔比星有多奇特。
从历史数据中不难看出,塔比星的光度似乎每隔800天左右,就会出现一连串的大幅度变动,断断续续会持续很长一段时间。按照这个推算,2015年的4月又该出现一次变化,可惜那个时候开普勒望远镜刚好出现了故障,没有数据。如果这个规律准确,那么到2017年5月,塔比星又将开始一轮光度变化。果然,塔比星的光度变化如约而至。
但奇怪的是,在2018年3月,塔比星也出现了一次短暂的光度下降,但2019年的光度变化却又姗姗来迟,一直到10月份,塔比星才再次出现明显的光度变化。一个巨大的谜团笼罩在所有天文学家的头上,到底是什么原因引起了塔比星奇特的变光曲线呢?从每两年多一次大致有规律的大幅度的光度变化来看,一定是有什么东西周期性地遮挡住了塔比星,但是这样东西肯定不是一个具有对称结构的天体,这到底是什么东西呢?
美国宾夕法尼亚州立大学的杰森·赖特等科学家就提出了一个猜想,这有没有可能是戴森球或者它的变体呢?当这个有点疯狂的猜想出现在科学家的正式论文中的时候,瞬间就引爆了媒体。一条大新闻在2015年10月份被刷屏,科学家声称找到了外星文明存在的证据,这当然就是标题党新闻了,大众媒体一贯就喜欢过度解读科学家的论文。那么在科学家的论文当中,戴森球到底是什么?又为什么会迅速地引爆媒体呢?
美国物理学家戴森在1959年提出,一个高度发达的外星文明,由于对能源的需求特别巨大,他们有可能会向太空中发射无数个环日太阳能采集器,甚至把整颗恒星给包裹起来,形成球状,戴森提出的这个概念就被称为“戴森球”。虽然听上去很不可思议,但细细想来,确实没有哪一条物理法则禁止这样的事情发生。一个文明对能量的需求几乎是无限的,所以外星文明向它们的母恒星去寻求能量,从道理上来讲我觉得是合乎逻辑的。
但是还是我经常说的句话,非同寻常的主张就需要非同寻常的证据,那么塔比星奇特的光度变化,到底是不是外星人在建造戴森球引起的呢?这个问题咱们就要留到下集接着说了。