周一 · 知古通今|周二 · 牧夫专栏
周三 · 风月同天|周四 · 观测指南
周五 · 深空探测|周六 · 茶余星话|周日 · 太空探索
编译：孙宇峰
校译：刘思慧
审阅：牧夫天文校对组
编排：张一帆
后台：李子琦
天の川銀河で「ダイソン球」の候補を7個発見？ 違ったとしても興味深い発見 | sorae 宇宙へのポータルサイトhttps://sorae.info/astronomy/20240525-dyson-sphere.html
戴森球（Dyson sphere）——一个预想被高度先进的文明建造出的东西——是一个非常巨大的结构，它可以利用恒星释放的所有能量，再以红外线的形式排出热量，因此，当我们在遥远的地球上观测到一颗完整的戴森球时，它将被观测为一颗发射过多红外线的“恒星”。
旨在搜寻戴森球的“赫淮斯托斯计划”(Project Hephaistos)对距离地球较近的约500万颗恒星进行了搜寻。结果发现了7个“无法否认其为戴森球”的天体。当然，现阶段来看，它们只是自然天体的可能性很大，是戴森球的可能性则要小得多。不过，这仍然是一个有趣的发现，因为它发现了一些性质相当奇怪的恒星。
图1：戴森球的预想图。由于力学限制，戴森球可能不是一个完整的球壳，而是由无数个不相连的小零件包围恒星的结构。
高级文明可能正在制造的“戴森球”
文明越发达，需要的能源就越多。比地球文明发达得多的文明，最终不得不充分利用恒星释放的所有能量。为了不浪费地接受恒星释放的能量，他们需要建造一个巨大的结构来覆盖恒星的大部分区域。这种巨大的结构被提出者弗里曼·戴森注1称为“戴森球”。
注1：不过，需要注意的是，弗里曼·戴森在1960年提出的概念并不是今天人们印象中的球壳（sphere）结构，而是像无数个互不连接的小零件围绕恒星运行的形象。原始论文中的表述是“包裹恒星的人工生物圈（biosphere）”，但不知从何时起，biosphere被误认为sphere而产生误传。
那么，假设外星高级文明构建了戴森球，我们能从地球上观测并了解它吗？例如，完全连接的球壳状或带状结构的戴森球在机械上是不稳定的，因此戴森球可能会有间隙。因此，周围构建戴森球的恒星可能会被观测为具有异常变光周期的恒星，因为光会从缝隙中不规则地泄漏。我们已经发现了几颗这样的恒星，如“塔比星（KIC 8462852）”，但它可以被解释为更加常见的自然现象，比如由破碎的天体碎片所造成。
“赫淮斯托斯项目”发现了7个戴森球候选?
图2：赫淮斯托斯项目的标志。（Credit：Project Hephaistos（Uppsala University））
然而，原则上我们也可以通过其他方法发现戴森球。乌普萨拉大学的艾瑞克·扎克里森（Erik Zackrisson）领导的“赫淮斯托斯项目”，就是要用这样的一些方法分析天文观测的数据，来探索戴森球。在希腊神话中，赫淮斯托斯是为众神制造武器的火焰和铁匠之神。
根据分析方法和目标天体的不同，赫淮斯托斯项目分为以下三类：
I. 寻找星系中大部分恒星被戴森球包围的星系
II. 寻找银河系中几乎完全被戴森球覆盖的恒星
III. 寻找银河系中部分被戴森球覆盖的恒星
其中关于I和III，已经有不同程度的探索成果发表。据显示，I所针对的“大部分恒星被戴森球覆盖的星系”，每330个星系中不到1个。III的目标是“部分被戴森球覆盖的恒星”，例如，戴森球覆盖总数的90%左右，每5万颗恒星中存在的数量似乎不到一颗。这样相应的星系和恒星存在的概率很小，很遗憾目前还没有发现戴森球。
赫淮斯托斯项目针对II的目标，“一颗几乎完全被戴森球覆盖的恒星”，宣布了一项新的观测结果。这项研究中分析了“盖亚”、“2MASS”和“WISE”等项目的观测数据，这些项目都是以对大量天体进行观测并建立目录为目的。
如果存在一个几乎均匀覆盖恒星周围的戴森球，那么戴森球将几乎可完全阻挡恒星的辐射。另一方面，在能量转换过程中，余热总是会产生的。余热是由热力学定律产生的，再先进的文明也不可能做到零余热。因此，当你从远处观察戴森球时，它将被视为一个在其他波长处是黑暗的，但只有在红外波长处看起来异常明亮的天体。
然而，类似戴森球的环境有时会自然形成。恒星周围的尘埃和小行星带就像戴森球一样，阻挡了来自恒星的部分能量，并将接收到的部分能量以红外线的形式发射出去。此外，当星系或类星体等不相关的天体重叠存在于恒星后侧时，它们发出的强大红外辐射也会混合在一起。在戴森球搜索中这些噪声可以通过严格分析光谱或测量恒星的距离来识别和消除自然因素。
图3：本次研究首先从大约500万颗恒星中过滤出368颗恒星，之后经过一颗一颗的手工排查，最终剩下了7颗作为候补。（Credit：Matías Suazo,et al.）
在这项研究中，研究人员首先对大约500万颗恒星进行了基于若干个标准的自动筛选，将候选恒星缩小到368颗。然后，对368个候补进行了一颗一颗的手工排查，以确定这其中是否包含可以用自然因素解释但仍通过了筛选的噪声。最终，留下了七颗恒星作为可能的戴森球候选天体。研究发现的最接近地球的候选恒星是一颗名为“Gaia DR3 3496509309189181184”的恒星，距离地球约466光年。
即使不是戴森球也很有趣的发现
图4：此次找到的7个候选对象中的两个观测结果。左侧的图表显示，与从其他波长的辐射预测的量相比，红外辐射量高得异常。（Credit：Matías Suazo,et al.）
当然，仅凭这次研究还不能判断7个候选是否都是戴森球。相反，七个都不是戴森球的可能性要大得多。尽管如此，即使这七个球不是戴森球，也有一个有趣的发现。
此次发现的7颗候选戴森球，都是比太阳轻得多、暗得多的M型恒星（红矮星）。要否认它是戴森球，最合理的解释是围绕该恒星运行着大大小小的岩石碎片。但是，至今还没有发现过这样的实例。为什么如此罕见，详细的理由还不清楚。
通过这次研究发现的天体，有可能是至今未发现的“被碎片包围的M型星”。如果以这次的发现为契机进行详细的观测，就可以进行解释其罕见理由的研究了。
不管怎么说，要确定这七个候选是戴森球，还需要进一步的观测。尽管在这个过程中很有可能发现它不是戴森球，但仍然有可能是一个对天文学来说很有趣的天体。
信源：
“Project Hephaistos”. (Uppsala University)
Matías Suazo, et al. “Project Hephaistos – II. Dyson sphere candidates from Gaia DR3, 2MASS, and WISE”. (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)
Matías Suazo, et al. “Project Hephaistos – I. Upper limits on partial Dyson spheres in the Milky Way”. (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)
Erik Zackrisson, et al. “SETI with Gaia: The Observational Signatures of Nearly Complete Dyson Spheres”. (The Astrophysical Journal)
Erik Zackrisson, et al. “Extragalactic SETI: The Tully-Fisher relation as a probe of Dysonian astroengineering in disk galaxies”. (The Astrophysical Journal)
责任编辑：甘林
牧夫新媒体编辑部
『天文湿刻』 牧夫出品
微信公众号：astronomycn
弗里曼-戴森（1923-2020）
谢谢阅读