《寻秘自然》06 恒星光变（上）文字版



这一颗是木星，这一颗是土星，

这两颗星星都是夜空中的行星，

它们每天晚上的相对位置都会发生一定的变化。

而除此之外，

我们看到的满天的繁星，

还有这条银河，

全都是由恒星构成的。

恒星的相对位置是不动的，

至少在我们的肉眼当中是看不到任何的相对变化的。

每当我们仰望星空 看着满天的繁星，

我们都会看到这些星星在发生着闪烁，

不过这种闪烁，

并不是由于星星的亮度本身在发生周期性的变化，

这是由于我们的地球大气对星光产生了扰动。

如果我们能像古代的观星者一样，

每天晚上我们都盯着这些星星看，

我们很容易就会发现，

行星的亮度它是会发生周期性的变化的。

这是因为行星到地球的距离

其实是在产生周期性的变化。

但是我们绝大多数人，

都不可能用肉眼看到恒星的亮度有任何的变化，

除非你与 200 多年前的古德里克一样，

拥有一双无与伦比的锐利双眼。

英国人古德里克，他是一位聋哑人，

但上帝给他关上一扇门的同时，

也为他打开了一扇窗，

古德里克拥有一双超强的眼睛。

他从小痴迷于观星，

1782 年，

年仅 18 岁的他就做出了一个重大的发现。

古德里克仅凭一双肉眼，

不借助任何望远镜和其他仪器，

就测定了被称为魔星的英仙座 β 星的亮度变化周期为

2 天 20 小时 49 分 8 秒，

这与我们今天借助天文仪器的测量结果一致！

更重要的是，

古德里克对这个现象提出了一个解释：

实际上英仙座 β 星，

是由一亮一暗两颗恒星组成的双星系统，

它们绕着共同的质心旋转，

这才形成了周期性的明暗变化。

因为这项成就，

古德里克成为了英国最年轻的皇家学会会员，

这就相当于他 18 岁就当选了科学院的院士。

又过了 2 年 也就是到了 1784 年，

他再次发现了一颗恒星，

它的亮度呈周期性变化，

这颗恒星的学名叫仙王座 ε，

中文名叫造父一，

它的变光周期大约为 5.4 天。

天文学家们发现，

这颗恒星亮度变化的原因，

是因为自身的周期性膨胀和收缩导致的，

这是一颗处于生命最后阶段的恒星。

这种类型的恒星有一个正式的中文名称，

叫作造父变星。

我们大家都非常熟悉的这颗北极星，

它就是一颗典型的造父变星。

大家看，这里是北斗七星，

然后朝这个方向延长，

到了这里就是北极星。

研究恒星的光变是一项非常有价值的天文观测活动，

随着人类的天文望远镜越造越大，

观测精度的不断提升，

使得我们有能力发现另外一种类型的变光恒星，

这种恒星的亮度变化，

是由于一种罕见的天文奇观形成的，

这种天象被称为行星凌日。

行星绕着它的母恒星公转，

每当它经过它的母恒星表面的时候，

恒星的亮度会被遮挡住一部分，

于是这颗恒星就会发生周期性的亮度变化，

这就被称为行星凌日现象。

现在是北京时间 2020 年  6月 21 日下午 2:40 左右，

那么我在青藏高原的一个盐湖上，

再过几分钟，

就在我的头顶，

将会上演一次罕见的日环食天象，

这是因为，

我们地球的卫星月亮遮挡住了我们的太阳，

所以就产生了日食现象，

让我们一起见证奇迹时刻。

但是当我们望向宇宙深处时，

这种光度变化其实非常弱，

例如每当木星挡住太阳，

假如有外星人在观察，

他们会看到太阳的亮度降低大约 1%。

第一颗这样的恒星是在 1995 年被发现的，

它就是飞马座 51 星，

这颗恒星每隔 7 天光度就会下降 1.7%，

持续 3 个小时，

这说明有一颗大约像木星那么大的行星，

每隔 7 天就绕着它转一周。

他的发现者马约尔，

因为这项成就获得了 2019 年的诺贝尔物理学奖。

可以这么说，

我们每次发现一颗新类型的变光恒星的时候，

都会得到一些有价值的天文学成果。

所以到了 2015 年，

我们又发现了一颗奇特的变光恒星的时候，

几乎就立即引发了天文学家还有天文爱好者们的轰动。

这颗恒星的编号是 KIC8462852，

它一直隐藏在，

开普勒太空望远镜已经观察过的

20 多万颗恒星光变的数据中。

这批数据在一个名为行星猎手的网站上被公布后，

全世界的志愿者都来寻宝，

很多志愿者都注意到了这颗恒星的奇特，

给它打上了诸如奇特、有趣、巨大的凌星等标签。

这引起了耶鲁大学的天文学家塔贝萨的强烈兴趣，

塔贝萨对这颗恒星进行了深入的研究，

这一研究就让她倒吸一口凉气，

这颗恒星不仅有趣，简直太奇葩了，

真的让人叹为观止！

研究成果一公布，

整个天文学圈子都轰动了，

人们用塔贝萨的昵称把它命名为塔比星。

2009 年 1 月份，

它的亮度持续减弱，

一周后又逐渐恢复亮度，

这种变化规律，

不太可能是被一颗标准的行星遮挡造成的，

因为行星遮挡总是干净利落，

亮度马上下降，

然后又平稳地维持数小时，

然后又迅速地恢复，

如果把亮度的变化用曲线表示出来，

这根曲线是对称的。

但塔比星就完全不同了，

它的亮度下降与恢复阶段从光变曲线上看是不对称的，

这与已知的任何恒星光变理论都不相符，

就是这一奇特的光变曲线，

引起了塔贝萨的强烈关注。

到了 2011 年的 3 月份，

出现了令所有的天文学家们都大跌眼镜的新情况，

塔比星的亮度，

在一个星期之内居然降低了 15% 之多，

然后过了三天它又恢复了正常。

可能你肉眼看着觉得这个变化很小，

实际上对于恒星来说

这已经是十分巨大的变化了。

假如这是由一颗行星的遮挡造成的，

那么它与恒星的相对大小就需要达到这么大。

这就让所有的科学家们觉得，

行星遮挡的可能性实在是太低了。

到了 2013 年的 2 月，

塔比星再次挑战了天文学家们的想象力极限，

这次的变化更加惊人，

在光度曲线上出现了一连串的“毛刺”，

有时候保持一两天，

有时候则持续一周，

这一连串的光度减弱现象陆陆续续持续了 100 天左右，

下降幅度超过了 20%。

毫无疑问，

塔比星系一定存在着某些非同寻常的情况。

到目前为止，

它奇特的变光曲线，

在开普勒望远镜的观测数据中是唯一的，

可见塔比星有多奇特。

从历史数据中不难看出，

塔比星的光度似乎每隔 800 天左右，

就会出现一连串的大幅度变动，

断断续续会持续很长一段时间。

按照这个推算，

2015 年的 4 月又该出现一次变化，

可惜那个时候开普勒望远镜刚好出现了故障，

没有数据。

如果这个规律准确，

那么到 2017 年 5 月，

塔比星又将开始一轮光度变化。

果然，

塔比星的光度变化如约而至。

但奇怪的是，

在 2018 年 3 月，

塔比星也出现了一次短暂的光度下降，

但 2019 年的光度变化却又姗姗来迟，

一直到 10 月份，

塔比星才再次出现明显的光度变化。

一个巨大的谜团笼罩在所有天文学家的头上，

到底是什么原因引起了塔比星奇特的变光曲线呢？

从每两年多一次大致有规律的大幅度的光度变化来看，

一定是有什么东西周期性地遮挡住了塔比星，

但是这样东西肯定不是一个具有对称结构的天体，

这到底是什么东西呢？

美国宾夕法尼亚州立大学的杰森·赖特等科学家

就提出了一个猜想，

这有没有可能是戴森球或者它的变体呢？

当这个有点疯狂的猜想出现在

科学家的正式论文中的时候，

瞬间就引爆了媒体。

一条大新闻在 2015 年 10 月份被刷屏，

科学家声称找到了外星文明存在的证据，

这当然就是标题党新闻了，

大众媒体一贯就喜欢过度解读科学家的论文。

那么在科学家的论文当中，

戴森球到底是什么？

又为什么会迅速地引爆媒体呢？

美国物理学家戴森在 1959 年提出，

一个高度发达的外星文明，

由于对能源的需求特别巨大，

他们有可能会向太空中发射无数个环日太阳能采集器，

甚至把整颗恒星给包裹起来，

形成球状，

戴森提出的这个概念就被称为“戴森球”。

虽然听上去很不可思议，

但细细想来，

确实没有哪一条物理法则禁止这样的事情发生。

一个文明对能量的需求几乎是无限的，

所以外星文明向它们的母恒星去寻求能量，

从道理上来讲我觉得是合乎逻辑的。

但是还是我经常说的句话，

非同寻常的主张就需要非同寻常的证据，

那么塔比星奇特的光度变化，

到底是不是外星人在建造戴森球引起的呢？

这个问题咱们就要留到下集接着说了。

---

选择清晰度，还能投屏

想要更爽观看体验

请点击进入科学声音小程序 ▼

文字版汇总

《寻秘自然》01 最著名的生命起源实验

《寻秘自然》02 陆地上的海底黑烟囱

《寻秘自然》03 热泉也可能是生命温床

《寻秘自然》04：追查物种大灭绝的真凶

《寻秘自然》05 惊雷般的背景灭绝速率

科学有故事