忘记外星人的巨型结构:新的观测结果解释了恒星的行为,只有虎斑猫只有尘埃


KIC 8462852的艺术形象,其亮度在过去几年中以不同寻常的方式发生了变化

21世纪对行星的科学探索已经真正展开, 过境方法居首位。 从我们的角度来看,当一颗行星经过其母恒星前方时,该恒星的部分光会消失一会儿。 这种过境为行星猎手提供了一种在其他恒星旁边的轨道上寻找世界的有效方法。 今天,我们已经知道成千上万颗拥有自己行星的恒星,其中大多数是通过运输方法发现的。

在制定专注于寻找行星的任务时,我们必须期望在它的帮助下,我们会发现许多奇怪之处。 然而,天文学家还根本没有发现像虎斑星这样的奇观,后者的光芒被强烈地,完全不规则地遮盖住 。 经过数年关于这个主题的猜测,从彗星风暴到外星人的巨人结构的版本,科学家终于解决了这个谜语 。 罪魁祸首被分配了灰尘,尽管它的行为有些不同寻常。


左边是红外线,右边是虎斑星的紫外线。 没有证据表明对“自然”原因造成的亮度下降有多种解释。

在过去的几年中,开普勒任务能够研究100,000多颗恒星。 在数十万颗恒星中,有一颗以其有趣的表现而引人注目。 KIC 8462852,被称为“虎斑”星或“博亚延”星(以表彰这种行为的发现者)或被称为WTF? (通量在哪里?[在单词上玩是通量在哪里的缩写,“辉光在哪里”,他妈的是“到底是什么” /大约翻译)。)具有完全独特的属性组合。 她在同一时间:

  • 表现出严重的光度下降,下降幅度高达22%(对于地球上大多数恒星,其光度下降幅度不超过1%),
  • 在几十年的时间里逐渐消失,但有时会变亮 (其他类似恒星没有做到)
  • 在亮度降低期间,整体亮度会波动(不仅仅是像行星那样逐渐降低然后增加),
  • 它不会产生红外辐射(所有其他恒星都显示出这种现象,发光度严重降低)。

这引起了一个复杂的谜语。


已经获得了大量的原行星系统图像。 SPHERE红外望远镜是该领域的佼佼者,它可以定期生成分辨率为10英寸或每像素小于0.003度的图像。KIC8462852不具有通常的属性或红外辐射。

它不可能是行星,因为行星不能太大而不能挡住来自恒星的太多光。 即使您想象一个具有巨大环系的行星,例如巨大的土星,其光度下降也将是周期性且平滑的,并且在图形上具有一定的平稳性。 但这与收集的数据相矛盾。


对一颗年轻的巨型行星或棕矮星J1407b绕另一颗恒星运行的环形系统的艺术描绘。 具有极强发展的环的世界会导致恒星可见光的强烈下降,但是这种下降应该是周期性的,这是没有观察到的。

它可能是一颗非常年轻的恒星,具有行星小行星原行星盘和极其尘土飞扬的环境。 我们看到的所有亮度都大大下降的恒星都属于此类。

但是Tabby的恒星太老了,无法拥有一个原行星盘:它已有数亿年的历史。 最重要的是,它不会产生具有原行星盘的恒星应该具有的红外辐射。 因此,这颗星最初被称为WTF,“发光在哪里”。


一个原行星盘包围的年轻星的艺术形象。 未知围绕太阳状恒星的原行星盘的许多特性,但是它们都具有特征性的红外辐射。 Tabby没有。

这可能是与彗星通过有关的几个连续事件,在此过程中,它们散发出大量尘埃,落入恒星系统的内部。 相对较近的是,这表明如何解释观察到的短期光度下降。


一只彗星风暴的例证在接近我们的星附近的这只乌鸦 彗星变体是对虎斑星光度降低的解释之一,在获得高质量的天文光谱后也被拒绝。

但是还有另一种现象不能解释提出的解决方案:恒星的发光度长期下降。 这颗星之所以被称为“塔比星”,不是因为它是由这位特定科学家发现的,而是因为它开始了对以前从未遇到过的有趣而重要的行为的科学研究。

但是,这颗恒星已经有一个多世纪的历史了,我们看到光度长期下降,这种模式无法解释。 数月之内,行星尘埃就吹走了。 为了阻挡一颗恒星的光线一百年,有必要几乎连续地用彗星轰击它。 这将需要在类似轨道上存在许多彗星,但我们无法想象如何获得这样的配置。

图片
恒星KIC 8462852的哈佛光度曲线,以及与其他两颗恒星的视亮度没有变化的比较。

还有什么可能的解释? 一种流行的想法是,围绕着这颗恒星,一种技术先进的文明正在建造一个巨型结构,该结构周期性地(或不定期地)覆盖恒星的大部分光线。 随着时间的推移,该结构即将完工,并会阻挡越来越多的光线。 在过去的一百年中,恒星发出的光线已经变暗了很多,这可以用构造的进展来解释。

这个想法很有趣,尽管不标准。


盖亚太空望远镜原则上可以探测到外星人未完成的巨型结构,这可能会部分掩盖恒星的光。 但是,这不是在KIC 8462852附近发生的情况-此选项拒绝对光谱的研究。

但是,由于随后的大量观察,我们知道事实并非如此。 原因是外星人的巨型结构对光是完全不透明的:它无法通过。 它不可能穿过行星,卫星或任何其他固体物体。

从过去三年中从蓝色到红外光四个波长范围内拍摄的19,000张图像中,我们了解到,在暗淡的辉光的所有情况下,蓝色光主要被阻止:从短期衰减到长期衰落。 只有一件事可以阻挡蓝光,同时让红色穿过:一定大小的尘埃颗粒。


左边-可见光下的照片,右边-红外下的照片; 在图像中可以看到富含尘埃的Barnard 68 球状体 ,因为细小的尘埃颗粒无法与长波长的光发生相互作用,所以红外光的阻挡较少。

所以一定是灰尘。 无论透射光量减少的原因是什么,以及长期变暗,灰尘都是该现象的基础。 开普勒的亮度下降和古老的衰落是由相同的现象引起的。 如新工作所示

这种颜色衰减表明存在高达〜0.1μm的灰尘颗粒。 这种尘埃本应很快被恒星辐射的压力吹走,所以尘埃云必须在几个月内形成。 现代的红外观测是用12.4%±1.3%的尘埃涂层进行的,它们对应于星际尘埃使光变暗。

这就是证据所指向的:灰尘。 但是,情况仍然有些神秘。


塔博塔·博亚延(Tabota Boyajyan)的最新数据覆盖了恒星周围一个复杂的尘土飞扬区域,该数据显示了最近的光度失效。 如图所示,灰尘不能在恒星表面上。

结果,Tabby明星本身就结合了各种功能,而我们无法期望它们同时出现:

  • 该图与存在大量绕星尘的情况相吻合,这通常表明该恒星处于形成阶段,非常年轻。
  • 恒星本身比太阳更亮,更热,质量更大:它发出的光是太阳的四倍。
  • 恒星是古老的:它已经有数亿年的历史了,从各个方面来看,恒星都在稳定燃烧,处于主要序列中。

换句话说,考虑到恒星的特性,我们可见的尘埃应该只保留几个月。 因此,恒星有某种方式可以补充灰尘。 据我们所知,有两种有意义的可能性:这颗恒星有一个带有密集尘埃云的外部尘埃环,或者经常被小行星轰炸,或者该恒星有一些外部物体挡住了它的光。


目前,最主要的想法是在恒星周围存在一盘尘埃和碎片。 然后,应该发生了令人难以置信的巧合,它的平面在理想情况下将与我们的视线重合-这将是一件了不起但不太可能发生的事件。 即使概率为1%,剩下的99%的恒星也没有观测到这一点,这很奇怪。

显然,从1890年代开始,恒星的视在亮度下降一直持续到今天,直到2018年,但这是不均衡的。 此外,亮度经常会出现暂时性的下降,持续数月,而浸入时间较短,持续不超过一天。 这绝对是由于灰尘颗粒的存在而造成的,其大小可能约为100 nm。 在不同波长处被阻挡的光的百分比的比率证实了这一点,并拒绝了其他假设。

但是这些灰尘是从哪里来的呢? 为了减少选择的数量,科学家计算了粉尘量,以解释过去100多年以及短期俯仰过程中恒星可见光逐渐变暗的原因。 为了阻止,我们需要通过与我们视线交叉的尘埃平面,相当于月球的尘埃质量。


最初,考虑使用彗星碎片场景来解释平纹星发生了什么。 但是,取而代之的是,一些具有长时间旋转和大量光晕的类似彗星的物体会导致这些瞬态瞬态光度下降,但是,这将需要不透明物体形式的巨大物质。

但这还不是全部。 先前的研究表明,数据证明,太空中可能存在大量星际尘埃。

该理论可以替代或补充星际变体。 围绕恒星的物质盘是最不需要解释的东西。 大量的灰尘可能不在我们正在观察的飞机上,而是在飞机外面,可能形成光晕。 我们不知道这一点,但是我们知道如果它存在,那么它就不会太靠近恒星,否则它将在红外范围内辐射。 彗星还必须发出红外线。 詹姆斯·韦伯望远镜可能能够找出彗星是否是暂时降低恒星光度的原因。


绕着恒星本身或绕行星运转的一盘尘埃和碎片应该发出红外辐射-但这并未观察到。 但是,我们的观察结果可能解释了离恒星更远的圆盘(或光晕)的存在。

最后,还有另一种候选理论来解释这些观察结果:灰尘可能是恒星消化不良的结果。

如果这颗恒星试图消化一个行星,例如一个天王星大小的天然气巨星,这可以解释一切。 恒星在行星或几个行星体的螺旋形中长期坠落可能发生在数百或数千年前,可能会导致亮度暂时增加,使恒星从其恢复到正常的稳定状态。 观测到的光度下降可以用先前灾难的行星碎片解释,也可以用较小物体的蒸发和气体解释来解释。


热的木星HD 189733 b的艺术形象非常接近其恒星,使其大气沸腾并逃逸到太空中。 如果KIC 8462852最近吞下了一个天然气巨人,则原则上它可以“打碎”尘埃颗粒,这可能导致观察到的光线变暗。

无论哪种机制起作用,我们都可以确定一件事:虎斑星褪色的原因在于灰尘。 这是正常的颗粒灰尘,其颗粒尺寸最大为100 nm,或者小于可见光的波长。 相同的尘埃会导致短暂的,几天或更短的亮度下降,还会导致褪色持续数月之久,并且在过去的一百年中导致恒星的整体褪色。 所有这些都是由于正常的,正常的灰尘。

以下是一个大而开放的问题:这些灰尘是从哪里来的? 它不存在是因为这颗恒星还很年轻或仍在形成,并且恒星中不可见伴侣的存在受到严格限制。 它不可能是完全星际的。 有没有一颗行星煮过一颗行星? 那里还有其他异常情况吗? 找出答案的唯一方法是进行更多的科学研究和更高的质量。 有一件事很清楚:即使外星人的巨人结构存在于某处,它们也不存在于那。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN417793/


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