天文学家或许能通过寻找异常低温、纯净的红外信号,来识别长寿恒星周围可能存在的戴森球。
自1960年物理学家弗里曼·戴森提出这一概念以来,"戴森球"已成为搜寻先进外星文明最受关注的技术特征之一。基本设想是:远超人类文明的智慧生命可能用"球体"(按现代理解更可能是大量小型组件组成的"群集")包裹其恒星,以捕获几乎全部恒星能量。这种结构在理论上是可能的,但天文学家仍面临一个关键问题:从地球看去,它会是什么样子?
阿肯色大学的Amirnezam Amiri在arXiv上发表的一篇新预印本论文探讨了这一问题,并指出了最值得搜寻戴森球群的恒星类型。
小型恒星是更理想的目标。红矮星是其中一类有前景的候选者。这类恒星在银河系中最为常见,核燃料消耗极慢,寿命异常漫长。部分红矮星预计可存活数万亿年,远超宇宙目前的年龄。由于它们比太阳小得多,戴森球群可被放置在距恒星表面0.05至0.3天文单位的位置,从而减少建造所需的材料总量。
从工程角度看,白矮星可能更具吸引力。白矮星是类似太阳的恒星死亡后留下的致密冷却残骸,被压缩到半径仅约原恒星1%的微小尺寸。在白矮星周围,戴森球群可在距表面仅数百万公里处运行,这使得建造巨型能量收集结构的难度远低于围绕更大恒星的情况。白矮星还能稳定释放能量数十亿年,是潜在的可靠长期能源。
那么,被此类巨型结构包围的恒星实际会呈现什么特征?天文学家通常使用赫罗图(H-R图)根据温度和光度对恒星分类。然而,戴森球会阻挡恒星全部自然光线,彻底改变其在图中的位置。
能量既不会凭空产生也不会消失,因此球体必须向外界辐射与恒星输入完全相同的能量总量,只是以热量或红外光的形式释放。换言之,戴森球可被视为一个吸收恒星光线、利用这些能量、再以热量形式释放的壳层。这一过程会将恒星在赫罗图上的位置完全右移——即温度更低的区域。光度本身丝毫未变,只是转移到了红外波段;由于赫罗图使用的是全波段光度(涵盖所有光谱),被包围的恒星在图上会出现在意想不到的位置。
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