如果宇宙中真存在可以掌控恒星級(jí)能量的高級(jí)文明,我們能不能在浩瀚的星空中,發(fā)現(xiàn)他們的蛛絲馬跡呢?
1960年的時(shí)候,物理學(xué)家弗里曼·戴森首次提出“戴森球”的設(shè)想,這是一種能包裹恒星、截獲其全部輻射能量的巨型人造結(jié)構(gòu)。
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自提出后,這個(gè)概念便成了科學(xué)家搜尋地外技術(shù)特征的一個(gè)信標(biāo)。
當(dāng)然,也有科學(xué)家持反對(duì)意見,認(rèn)為高級(jí)文明根本不會(huì)花費(fèi)精力去建造那么龐大的結(jié)構(gòu)。
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支持尋找戴森球的科學(xué)家,一直努力想辦法尋找它們的蹤跡。
而他們面臨的一個(gè)核心難題是:這種人造結(jié)構(gòu)到底會(huì)留下什么樣的觀測(cè)印記呢?
也就是,要怎么找?
最近(2026年2月),來自阿肯色大學(xué)的物理學(xué)家--阿米爾內(nèi)扎姆·阿米里,發(fā)表于arXiv預(yù)印本平臺(tái)的一項(xiàng)研究,給這個(gè)問題提供了一個(gè)答案:他將戴森球的概念與赫羅圖結(jié)合,不僅標(biāo)記出了這種人造結(jié)構(gòu)的專屬坐標(biāo)區(qū),還明確了兩類最易搜尋到戴森球的宿主恒星,為戴森球的搜尋畫了一張清晰的“尋寶地圖”。
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要明白這個(gè)研究,我們先了解下赫羅圖:
赫羅圖是天文學(xué)家的“恒星家譜”,橫軸是恒星表面溫度(左高右低),縱軸是總光度(上亮下暗)。宇宙中幾乎所有天然恒星,都嚴(yán)格落在圖上的固定區(qū)域:中間的主序星(包括太陽)、右上角的紅巨星、左下角的白矮星。
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而完整包裹的戴森球,會(huì)徹底打破這個(gè)規(guī)則。
核心邏輯很簡(jiǎn)單:能量守恒。
戴森球吸收了恒星的全部輻射,這些能量不會(huì)憑空消失,最終一定會(huì)以熱輻射的形式從球的外表面散入宇宙。
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因此,戴森球的總光度和它包裹的宿主恒星完全一致,這意味著它在赫羅圖上的縱向位置和宿主星完全相同。
但它的溫度會(huì)和宿主恒星天差地別。
根據(jù)輻射平衡計(jì)算,戴森球的表面溫度和軌道半徑成根號(hào)反比關(guān)系:球造得越大,溫度越低,半徑翻4倍,溫度直接砍半。
比如一顆3300K的紅矮星,若包裹它的戴森球軌道半徑為1個(gè)天文單位(日地距離),表面溫度會(huì)直接降到111K,比液氮沸點(diǎn)還低。
溫度暴跌,讓戴森球在赫羅圖上發(fā)生了“水平大跳崖”:從宿主星原本的位置,直接水平移到圖的最右端,這是天然恒星根本不可能出現(xiàn)的空白區(qū)域。
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這種“光度不變、溫度暴跌”的反常特征,在天然天體里幾乎找不到對(duì)標(biāo),是最鮮明的“人造物標(biāo)簽”。
那圍繞什么樣的恒星建造的戴森球,最容易被我們找到呢 ?
研究給出了兩個(gè)最佳選擇:白矮星和紅矮星。
白矮星是和太陽差不多大的恒星死亡后留下的致密內(nèi)核,這個(gè)內(nèi)核的大小和地球相當(dāng),它的光度極低,但卻能穩(wěn)定輻射數(shù)十億年。
給它造全包裹戴森球,軌道半徑需幾百萬公里,所需建材比像太陽這樣的恒星少好幾個(gè)數(shù)量級(jí),工程可行。
更關(guān)鍵的是,白矮星的光譜很干凈,本身幾乎沒有天然紅外輻射特征。
而戴森球吸收能量后,必然會(huì)散出紅外熱,所以我們就可精準(zhǔn)的捕捉,計(jì)算顯示,白矮星戴森球的熱輻射峰值在近-中紅外波段,正好落在詹姆斯·韋伯望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)范圍內(nèi)。
另一類絕佳目標(biāo),是銀河系占比超70%的紅矮星。
紅矮星是宇宙中最常見的恒星,壽命可達(dá)數(shù)萬億年,遠(yuǎn)超宇宙當(dāng)前138億年的年齡,足夠一個(gè)文明發(fā)展到能拆行星造戴森球的層級(jí)。
而紅矮星的個(gè)頭和光度遠(yuǎn)小于太陽,宜居帶僅距恒星0.05-0.3天文單位,戴森球造在這個(gè)范圍,既能截獲全部恒星能量,建材成本也極低,同時(shí)紅矮星本身光學(xué)輻射弱,戴森球的紅外信號(hào)與恒星本體的對(duì)比度極高,不易被天然天體的噪音掩蓋。
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但這里也有一個(gè)問題,恒星外圍的天然塵埃盤也會(huì)散發(fā)紅外輻射。
所以怎么區(qū)分天然塵埃和戴森球呢?
研究也給出了明確標(biāo)準(zhǔn):天然塵埃盤的光譜里一定會(huì)有硅酸鹽、冰等物質(zhì)的特征譜線,如同天然天體的身份證。
但戴森球是人造散熱器,光譜是完美平滑的黑體譜,沒有任何多余特征,很干凈。
再結(jié)合赫羅圖上的反常位置,兩個(gè)特征疊加,就能排除99%以上的天然來源。
此前的赫菲斯托斯計(jì)劃,已從500萬顆恒星數(shù)據(jù)中篩出多個(gè)紅矮星候選體。
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而這項(xiàng)新研究,又把白矮星拉入了重點(diǎn)搜尋名單。
所以,管它高級(jí)文明造不造呢,先尋找再說,萬一找到了呢,對(duì)吧。
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