恒星的光影魔術(shù)秀

北辰

滿天的恒星中，很多都是雙星。它們相互圍繞著對(duì)方運(yùn)轉(zhuǎn)，或者圍繞著相互的引力中心運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)一顆恒星運(yùn)行到另外一顆恒星前面的時(shí)候，就會(huì)帶來(lái)光度的變化。這早已經(jīng)成為天文學(xué)上的常識(shí)。這種恒星相互遮掩造成的天文現(xiàn)象稱為“掩星”。

科技進(jìn)入新時(shí)代后，天文學(xué)家開(kāi)始尋找日外行星。為了找到一個(gè)新的地外家園，他們將這種掩星觀測(cè)技術(shù)引入其中。恒星與行星的關(guān)系也如同雙星的關(guān)系：當(dāng)一顆行星運(yùn)行到恒星面前的時(shí)候，也會(huì)讓恒星的光芒變得暗淡些許。雖然這種變化只有萬(wàn)分之一，但是新的觀測(cè)技術(shù)已經(jīng)能夠發(fā)現(xiàn)這種變化。如果恒星的光芒變暗且有周期性，就可以判斷它有行星。天文學(xué)家利用這種技術(shù)已經(jīng)找到很多日外行星。

在尋找日外行星的過(guò)程中，最卓有成效的是開(kāi)普勒天文望遠(yuǎn)鏡。這個(gè)望遠(yuǎn)鏡從2009年開(kāi)始工作，2013年因?yàn)楣收贤Ｖ沽斯ぷ?。但是，它卻給我們留下了很多觀測(cè)資料。兩年后，天文學(xué)家從觀測(cè)資料中發(fā)現(xiàn)了一顆特別的恒星。這顆恒星位于天鵝座，它的編號(hào)是KIC 8462852，距離我們1480光年，被稱為“塔比星”。

塔比星疑云

恒星的光變曲線跟心電圖差不多，彎彎曲曲很有規(guī)律。但是，塔比星的光變曲線很不正常。2011年3月，在塔比星的光變曲線上，天文學(xué)家觀測(cè)到第800天附近有一個(gè)凹坑。這個(gè)凹坑先是緩慢變暗，然后飛快地變亮，完全不對(duì)稱。另一個(gè)凹坑出現(xiàn)在1500天附近，也就是2013年2月，它也不對(duì)稱。這兩個(gè)巨坑，一個(gè)深達(dá)22%，另一個(gè)深達(dá)15%。這似乎告訴我們，它有兩顆行星，這兩顆行星都巨大無(wú)比。但這是不可能的，即使它有像木星那么大的行星，光度也僅僅該有1%的變化。更何況，塔比星的質(zhì)量只比太陽(yáng)大一點(diǎn)，為1.44倍的太陽(yáng)質(zhì)量，它不可能有太大的行星。

但是有一點(diǎn)可以確認(rèn)，一定有什么東西遮住了塔比星，這個(gè)東西還十分巨大，寬度可達(dá)這顆恒星本身的一半。

是什么遮住了塔比星的光芒，又是什么與塔比星之間在進(jìn)行一場(chǎng)光影魔術(shù)表演？這個(gè)看不見(jiàn)的東西引起了很多人的興趣。他們猜測(cè)，這里存在擁有高度文明的外星人，外星人建造起來(lái)的龐大軌道工程擋住了塔比星的光芒，這種軌道工程叫做“戴森球”。

這些擁有高度文明的外星人，為了得到更多的恒星的光，在太空建造了反光板（就像是我們的太陽(yáng)能反光板），把恒星的光返回到行星上。外星人建造的反光板太多了，一個(gè)連著一個(gè)，就像是一個(gè)大圓球那樣把行星包圍起來(lái)。當(dāng)然，也能把恒星和行星都包圍起來(lái)，這樣就能最大程度地收集恒星的光能。如果從我們的角度看，這樣龐大的宇宙工程必然要擋住恒星的光，在恒星的光變曲線上留下一個(gè)個(gè)的凹坑。

這種觀點(diǎn)一經(jīng)推出，立刻引起了一陣喧囂，紛紛揚(yáng)揚(yáng)的報(bào)道接踵而至。人們驚呼，我們發(fā)現(xiàn)了外星文明。進(jìn)入2017年5月，塔比星光變周期又開(kāi)始了，它又引起了更多人的恐慌。世界上很多人都把望遠(yuǎn)鏡對(duì)向這里，認(rèn)為這里是尋找外星文明的最佳地點(diǎn)，全球大大小小的媒體也都在興奮地聚焦于此。

恒星“柱一”的

光影魔術(shù)表演

塔比星的周圍究竟有什么，現(xiàn)在下結(jié)論還為時(shí)過(guò)早，但基本可以肯定不是戴森球這樣的星際工程。如果有的話，那也只可能是一顆行星帶著衛(wèi)星，或者是一顆行星帶著行星環(huán)。行星環(huán)可以很巨大，如果它處在星系的邊緣，就會(huì)造成更大的光影變化，這種恒星的光影魔術(shù)表演，以前也曾上演過(guò)，但沒(méi)有引起什么反響。一個(gè)最近的例子是2009年恒星“柱一”的光影魔術(shù)表演。

柱一在御夫座，是一顆奇怪的恒星。1821年，一位德國(guó)的天文愛(ài)好者發(fā)現(xiàn)，柱一的亮度會(huì)下降。1848年，柱一發(fā)生了一次變暗。1876年，柱一再一次發(fā)生變暗。由此天文學(xué)家開(kāi)始認(rèn)識(shí)到，柱一每隔27.1年會(huì)發(fā)生一次這樣的變暗過(guò)程，這個(gè)周期實(shí)在是難以想象的漫長(zhǎng)。于是，這一現(xiàn)象引起了很多天文學(xué)家的關(guān)注。從1821年開(kāi)始，天文學(xué)家便一直在關(guān)注柱一，但他們?cè)绞顷P(guān)注，就越迷惑?？茖W(xué)家試圖為這種周期性的變化找到一種理論上的解釋，但是柱一的光變周期并不是那么嚴(yán)格，比如在1955年開(kāi)始的那次食變中，變暗和增亮的時(shí)間持續(xù)了4個(gè)多月。同時(shí)，它變暗的時(shí)間也增加到13個(gè)月。在1982年開(kāi)始的食變中，它變暗的時(shí)間是15個(gè)月，而增亮的時(shí)間只持續(xù)了兩個(gè)月。柱一如此的反復(fù)無(wú)常，它的光影魔術(shù)顯得那么神奇。

2009年12月，柱一的光影魔術(shù)又開(kāi)始了。天文學(xué)家的觀測(cè)工具已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)步。他們將最好的觀測(cè)設(shè)備都對(duì)準(zhǔn)了柱一，期望有新的發(fā)現(xiàn)。至于天文愛(ài)好者，他們只能湊熱鬧，把自己的望遠(yuǎn)鏡對(duì)著柱一，欣賞天空中最長(zhǎng)的光影魔術(shù)表演而已。

2010年4月，美國(guó)天文學(xué)家使用望遠(yuǎn)鏡干涉技術(shù)，拍攝了柱一的光影照片。結(jié)合這些照片，他們得出了初步結(jié)論，認(rèn)為：這是一個(gè)雙星系統(tǒng)，柱一的質(zhì)量相當(dāng)于太陽(yáng)的3.5倍。另一顆恒星的質(zhì)量較小，但是卻帶著一個(gè)塵埃盤(pán)，這個(gè)塵埃盤(pán)是半透明的，因而它擋住柱一的時(shí)候，仍然可以看到柱一，只不過(guò)光線暗淡了一些。伴星的質(zhì)量與塵埃盤(pán)的質(zhì)量尚不能確定，因此也有更多的科學(xué)家認(rèn)為，那顆看不到的伴星也許質(zhì)量更大一些。

這次，天文學(xué)家使用最先進(jìn)的技術(shù)，在光變周期之后，總算是給柱一的光影魔術(shù)表演做出了一種還算合理的解釋。

像這樣亮度改變較大的光影魔術(shù)表演，基本上都會(huì)有塵埃盤(pán)的參與，龐大的塵埃盤(pán)在其中扮演了重要角色。很多恒星都有塵埃盤(pán)，尤其是那些年輕的恒星，它們的塵埃盤(pán)是正在形成的行星系統(tǒng)，因此，這種光影魔術(shù)表演也就十分尋常。

內(nèi)外兩個(gè)塵埃盤(pán)的

長(zhǎng)蛇座TW

長(zhǎng)蛇座TW距離我們比較近，僅有192光年，因此我們對(duì)它的研究就比較多。這顆恒星很年輕，僅有800萬(wàn)年，剛誕生不久，周圍的行星還沒(méi)有成型，正處在形成階段。

但這顆恒星的塵埃盤(pán)是面向我們，而不是側(cè)向我們的，因此我們可以完整地看到這個(gè)塵埃盤(pán)的全貌。但是，這個(gè)環(huán)繞著恒星的塵埃盤(pán)很不正常，左右亮度不一致，而且還在變化中。隨著時(shí)間的推移，這顆亮度不對(duì)稱，結(jié)構(gòu)看起來(lái)以逆時(shí)針?lè)较蛟跉怏w塵埃盤(pán)上移動(dòng)的恒星，到了2016年，又重新回到了2000年圖像中的位置。

這也是一場(chǎng)光影魔術(shù)表演，只不過(guò)是一場(chǎng)很另類的光影魔術(shù)表演，充當(dāng)背景大幕的光影從恒星上轉(zhuǎn)移到了塵埃盤(pán)上。塵埃盤(pán)上暗淡的部分表明這不是盤(pán)面本身的特征。如果是的話，周期不會(huì)只有16年，它應(yīng)該100年才能運(yùn)轉(zhuǎn)一圈，因而一定是有一個(gè)東西在這里投下了陰影。應(yīng)該是一個(gè)影子在盤(pán)面上移動(dòng)，就像是一個(gè)鐘表的指針，以逆時(shí)針?lè)较?，每?6年運(yùn)轉(zhuǎn)一圈。

產(chǎn)生這個(gè)陰影的東西一定是在塵埃盤(pán)的內(nèi)側(cè)，所以才能遮擋住恒星的光?，F(xiàn)在科學(xué)家結(jié)合射電波段的觀測(cè)結(jié)果得出結(jié)論，在塵埃盤(pán)的內(nèi)側(cè)，還有一個(gè)塵埃盤(pán)。但這個(gè)塵埃盤(pán)傾斜了，跟外側(cè)的塵埃盤(pán)不在同一個(gè)平面，它的一半在塵埃盤(pán)的下部，另一半則位于塵埃盤(pán)的上部。這個(gè)塵埃盤(pán)翹起的上部擋住了恒星的光，所以會(huì)在外側(cè)的塵埃盤(pán)上留下陰影，并且這個(gè)陰影每隔16年運(yùn)轉(zhuǎn)一圈。

層出不窮的

光影魔術(shù)表演

恒星離我們實(shí)在是太遙遠(yuǎn)了，那上面的一點(diǎn)光芒變動(dòng)，之所以都能被我們的望遠(yuǎn)鏡辨識(shí)出來(lái)，這得歸功于天文觀測(cè)技術(shù)的巨大進(jìn)步。隨著各種觀測(cè)技術(shù)的迭代更新，我們還會(huì)發(fā)現(xiàn)各種各樣的恒星系統(tǒng)，觀看到更多精彩紛呈的光影魔術(shù)。

試想一下，如果外星人從遙遠(yuǎn)的地方觀測(cè)太陽(yáng)系，“他們”也會(huì)發(fā)現(xiàn)這些奇幻的光影魔術(shù)表演。導(dǎo)致太陽(yáng)系光影魔術(shù)出現(xiàn)的原因有很多，通常歸結(jié)為以下兩點(diǎn)：一是最外側(cè)的柯伊伯帶中的那些矮行星會(huì)導(dǎo)致太陽(yáng)的光度變化；二是太陽(yáng)系八大行星也會(huì)輪流遮擋住太陽(yáng)。此外，小行星帶還有幾十萬(wàn)顆天體，它們的聯(lián)合作用也會(huì)引起太陽(yáng)光度出現(xiàn)某種變化。更有甚者，還有體積巨大，又帶著眾多衛(wèi)星的木星，以及不僅帶著眾多衛(wèi)星，而且還帶著層層外環(huán)的土星，都會(huì)遮擋住太陽(yáng)。它們的聯(lián)合作用會(huì)讓這些外星人根本找不到太陽(yáng)的光變周期，一個(gè)周期被確定之后，隨后又被另一個(gè)變化的周期否定，會(huì)弄得“他們”一頭霧水，找不著北。

塔比星的光度周期變化還沒(méi)結(jié)束。它即使結(jié)束了，也不可能有定論。塔比星系可能是一個(gè)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的星系，跟太陽(yáng)系的結(jié)構(gòu)差不多，它的光影魔術(shù)表演也是多種因素導(dǎo)致的結(jié)果。因此，看恒星的光影魔術(shù)表演，我們不要驚慌，更不要以為找到了外星文明。今后，我們一定還會(huì)看到更加奇妙的恒星光影魔術(shù)表演。