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寻找戴森球, 这不是科幻

人类是一个渴望能量的物种,而且这种饥渴程度呈指数型增长。幸运的是,我们有一个几乎用不竭的能源从天空倾泻而下,我们可以用太阳能板来覆盖地球表面以满足一部分人的能源需求。覆盖太阳能板的计划应该无限扩张,不过不是覆盖在地球表面,而是在太空中建造太阳能收集器。

将太阳包裹在太阳能收集器中的想法并不新鲜,1937年英国作家奥拉夫·斯泰普顿首次在他的小说中提出这个概念。1960年,弗里曼·戴森受到了斯泰普顿小说的启发,提出了一个高度先进的文明可能会建造一个球体包围其母星,以供居住以及收集母星的所有能量。这个概念后来也被称为戴森球。

我们过去也曾讨论过戴森球的合理性,它的结构在现实中是不太可能存在的,但如果作为一群独立的航天器存在是相当合理的。但戴森的原始论文不是关于如何构建这些东西的,而是如何找到它们。如果戴森球是一个文明进程中的一个自然阶段,那么它可能是寻找外星生命迹象的最佳方式吗?

完整戴森球

地球的生物圈已经是一个相当不错的行星级太阳能收集器。如果我们从太阳系的之外观察地球,我们可能会注意到它看起来异常黑暗,它反射的阳光比预期还要少。但是如果我们从可见光转移到红外线,我们会发现它变亮了。因为地球吸收了太阳的能量后升温,在平均温度大约300开尔文的情况下,其热辐射峰值在红外波长处。不过,要在太阳亮度的干扰下发现地球,我们需要有一台非常灵敏的望远镜。但是,如果一个文明已经升级到可以重新处理其母星的大部分光,那么以我们目前最好的望远镜就能发现地球的存在了。

那么如何寻找戴森球呢?戴森最初的想法是寻找温度为几百开尔文的光点,但会发出整个恒星的能量。任何能够在如此低的温度下产生如此大能量的东西必须是巨大的——行星轨道的大小。在1966年的一篇文章中,卡尔·萨根和罗素·沃克在计算中添加了一些细节,他们计算出了戴森球需要离我们多近才能被当时的技术检测到。

后来,我们的红外望远镜发展迅速,它们甚至进入了太空进行搜寻。调查开始发现了许多符合描述的物体,不幸的是,对于在几百开尔文下的行星轨道大小的物体,有一些明显的自然解释。例如,在坍缩成新恒星过程中的气体云。事实证明,仅从热辐射中识别出一个完整的戴森球几乎是不可能的。

部分戴森球

戴森和萨根等人的计算是针对一个完整的戴森球,但许多文明可能会发现仅获取部分恒星光就完全足够了。部分戴森球可以采取赤道集热环的形式,或者不填满整个球面的群。事实证明,部分戴森球可能比完整戴森球更容易被检测到。

要了解如何发现这样的事物,我们要复习一下恒星的一两件事。一颗处于生命巅峰的恒星会进入一种平衡状态,在这种状态下聚变产生的能量向外流动,与自身引力向内的挤压相平衡。如果我们知道它的质量,那么就可以预测它的大小、温度和亮度等等。如果一颗恒星偏离了这些属性之间的紧密关系,那么我们很快就会知道这颗恒星会发生什么,例如它可能被戴森球包围。

这将是一个大而热的物体和一个大而冷的物体的不自然组合,每个都会在不同温度下产生自己的热光谱。但是在很远的地方,来自恒星和球体的光会混合成一个点,两个纯热光谱将被拼接成一个奇怪的光谱。如果我们用跨越巨大波长范围的光谱仪仔细分解恒星的光,我们也许能看到两个不同的热光谱。但即使对于一颗恒星来说,这项工作也是非常困难的,我们可能需要搜索大量恒星才能找到一个戴森球。

posted @ 22-05-06 01:30  作者:admin  阅读量:

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