新研究:银河系中最冷的“恒星”或成戴森群搜寻目标,红矮星与白矮星被点名

自物理学家弗里曼·戴森(Freeman Dyson)1960年提出“戴森球”设想以来,围绕恒星建造能量采集巨构的概念一直被视为技术信号搜寻的重要方向。相关设想通常被理解为由大量组件构成的“戴森群”,以在恒星周围拦截并利用其能量输出。

阿肯色大学研究人员阿米尔内扎姆·阿米里(Amirnezam Amiri)在一篇发布于arXiv预印本服务器、并将发表于《Universe》期刊的论文中,讨论了若此类结构存在,天文学观测上可能呈现的特征,并据此梳理了更可能成为目标的恒星类型。

论文指出,红矮星可能是最值得关注的宿主之一。红矮星是银河系中数量最为丰富的恒星类型,核燃料消耗缓慢、寿命极长,预计可达数万亿年,且体积显著小于太阳。论文给出的设想是,围绕红矮星的戴森群可建造在距恒星表面约0.05至0.3天文单位的位置,从材料成本角度看相对更低。

除红矮星外,论文还将白矮星列为另一类潜在目标。白矮星是类似太阳的恒星演化后的致密残骸,半径约为原恒星的1%。在这一尺度下,戴森群可被设想建造在距恒星表面仅数百万公里的位置,从而降低围绕更大恒星构建超大结构的工程难度。论文同时提到,白矮星可在数十亿年尺度上保持稳定辐射输出,使其在设想中具备长寿命能源特征。

在可观测性方面,论文将重点放在赫罗图(Hertzsprung-Russell,H-R图)上的表现变化。由于戴森球或戴森群会遮挡恒星的自然可见光输出,恒星在H-R图上的位置将发生显著改变。论文强调,能量守恒意味着被拦截的能量仍需向外辐射,只是主要以热辐射或红外形式释放,因此可将该结构视为吸收恒星辐射并以较低温度再辐射的“壳体”。

在这一框架下,天体在H-R图上将向低温区域“右移”。论文称,若使用全波段光度(全谱光度)衡量,其垂直方向的光度水平仍与宿主恒星一致,但辐射能量将更多转移至红外波段。关键差异在于温度变化幅度:典型红矮星表面温度约3000开尔文,而包裹其外的结构温度在设想中可低至50开尔文,温度降低达两个数量级。论文指出,这一温度区间不存在自然恒星分布,因此若在该区域发现具备相应光度特征的天体,将具有较高的候选价值。

论文还提出,光谱上的“缺尘”特征可能提供辅助线索。没有巨构遮挡的恒星系统往往会呈现与尘埃盘相关的硅酸盐发射谱线;而在设想的辐射面板周围并无尘埃时,光谱观测可能表现得异常“干净”。

此外,论文讨论了“群”结构并非完全封闭的可能性:收集器之间可能存在间隙,或不同区域厚度不一,以降低材料需求。论文提到,现代计算表明,即便半径较小,真正完整的戴森球在物理上也不可行。在存在间隙的情况下,恒星的光变曲线可能出现极不规则、非自然的变化,并随结构旋转而改变。

在观测工具方面,论文指出詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)以红外观测见长,适合用于监测此类目标;较早的红外巡天设备如WISE也被用于相关搜索。论文同时提及,2024年5月一项展示“赫淮斯托斯计划”(Project Hephaistos)成果的研究在500万颗恒星目录中识别出7个强烈的戴森球候选者,且均为红矮星。

据论文转述,其中一颗候选因背景存在与之完美对齐的超大质量黑洞而被排除,用以解释异常观测数据;其余仍有五个潜在候选被认为值得进一步观测。论文认为,对H-R图位置、红外辐射特征、光谱缺尘迹象及光变异常等线索的梳理,可为后续搜寻提供更明确的观测指引。


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