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2016-02-01恆星亮度變化暗示文明存在? 衰減的星光 554 期

Author 作者 金升光/任職於中央研究院天文及天文物理研究所
系外行星的發現就像科幻電影裡繽紛的異星世界引人遐思。天文學家嚴謹的面對研究,論文中科學證據與推論分陳;然而擅長捕風捉影的媒體,若再加上不講究精準的語言,真實與幻想的界線往往只剩下版面的差別。當天文研究扯上外星文明時,就如同點燃的引信瞬間爆發。這回的恆星主角照例有個平凡名字:KIC 8462852但它看起來真的有點奇怪。
 

系外行星搜尋任務


美國航太總署在2009年發射了克卜勒太空船研究系外行星,也紀念克卜勒發現行星橢圓軌道四百周年年。和拍攝美美照片的哈柏太空望遠鏡有所不同,克卜勒望遠鏡持續監測天鵝座翅膀附近,在約相當於24個滿月直徑的天區內,選定將近15萬顆恆星的亮度變化。因為通訊和儲存能力有限,由42塊晶片組合總畫素將近一億的相機,只能記錄下載一小部份預先設定好的畫素資料,分析目標恆星的光變曲線。如果觀測時恰好有系外行星遮住背景恆星的光芒,好比像日食或金星凌日,亮度變化就會呈現在光變曲線中,亮度的改變與行星和恆星之間的相對大小有關。例如太陽直徑大約是木星的10倍,對應的亮度變化不會超過1%;反過來說,恆星亮度改變卻未必是系外行星遮掩的結果,需要其他的佐證。截至目前為止,克卜勒已經發現超過1000顆系外行星,近4700個目標尚待確認,另外還包括超過2100對食雙星。

KIC(Kepler Input Catalog)是為克卜勒任務特別編定的星表,包含了1300萬個天體。雖然固定的監測目標遠低於此數,並不表示科學家們有足夠能力分析15萬顆恆星所有可能的亮度變化。單純的行星凌(transit)顯現一定的周期和光變特性,可以透過簡單的程式來自動篩選。但是程式有它的假設和侷限,不難想見系統包含一些雜訊,儀器缺陷,涵蓋4角秒平方天空的單一畫素中可能有其他的伴星或背景星,目標可能擁有不止一顆行星,恆星本身亮度也可能隨著閃焰、黑子、自轉而變化。在這充斥海量資料的大數據年代,「行星獵人」(Planet Hunters)計畫應運而生;利用個人電腦閒置時間搜尋外星人的ET@Home計畫目前雖尚未接到外星小綠人打來的電話,卻成功的引起一般大眾參與科學的興趣。涵蓋主題更廣泛的「網路公民科學」(Citizen Science,參閱本刊527期,2013年11月)概念,彙整網路遠端的人力和智慧,嘗試解決從天文太空到地表生物等不同疑難,透過志願者的幫助,常會發現一些意料之外的特例。迄今,「行星獵人」計畫已經發表了10篇論文,包括這顆謎樣的KIC 8462852。

 

難以解釋的亮度變化


以耶魯大學博雅吉安(Tabetha Boyajian)為首的團隊在2015年9月發表了他們的研究結果,當時並未激起太多的漣漪。KIC 8462852看起來就像是標準的主序星,表面溫度比太陽高一點,半徑大一些,自轉速度有點快,距地球約1500光年。在地面高解析度照片中顯示,相隔2角秒外有顆暗星,亮度只有主星的2%。如果兩星到地球距離相同,則彼此相隔可能不到900天文單位。怪異的是在觀測的四年之中某幾天,整體亮度可以下降15%到20%,除了推定的自轉周期0.88天,沒有明顯的周期,亮度減弱與數天後回復的變化並不大對稱,假想的初切(ingress)與終切(egress)過程間有時也出現反轉的亮度起伏。一般行星凌的信號相當微弱,因為行星不夠大;球狀外型則產生單純規律的亮度變化。當然偶而有些怪胎,像是超巨大的行星環或拱星盤,在初生成的行星系統比較可能見到。

作者探討包括系統、恆星本身、外在環境等因素,認為類似當年撞上木星的舒梅克-李維9號的彗星群或許能解釋觀測結果。大彗星的彗髮直徑可和恆星相當,質量小、數量多或許可以說明系統缺乏明顯周期和規律的變化。目前預估2017年5月有機會再次看到KIC 8462852大幅度的亮度衰減。論文的副標題「Where' s the flux?」,對這神祕的來源下了註腳。研究團隊內部戲稱它為WTF,和首顆發現的脈衝星被稱為LGM(小綠人)有異曲同工之妙。不過,賓州州立大學的萊特(Jason Wright)稱之為Tabby' s star或LGM-2。

隨著文明發展,增加了耗費的能源,更先進的文明若取用整顆恆星的能源也不無可能。早在1960年,物理學家戴森(Freeman Dyson)就提出了「戴森球」(Dyson sphere)的概念。在行星軌道上環繞恆星配置的巨大太陽能裝置或散熱片,更有效利用那些原本會散逸到太空的寶貴能源。這類超大型結構可能具有體積大、質量小、形狀特別、軌道方向可操控等特性,有機會遮掩恆星的光芒,被我們看見。只是,在科學史上諸多的可能性當中,外星文明是最不被看好的選項。萊特的分析在同年10月15日發表,《大西洋》(the Atlantic)月刊早兩天登出了訪談後的報導。而地外智慧生物搜尋(SETI)研究所接受了萊特的建議,也在同年11月發表電波觀測的初步結果,在靈敏範圍內沒有偵測到來自1500光年外的可疑訊號。

 

為星空開一扇天窗


您打算「靜觀其變」嗎?KIC 8462852比冥王星還亮,觀測不難。美國變星觀測者協會(AAVSO)正號召東亞的業餘觀測者加入,南投鹿林山上的小望遠鏡也趕在天鵝西沉之前留下記錄。揭開謎底的最後一片拼圖或許很快就會出現。開啟行星獵人網站或是後院的天窗,也許您會看見從天鵝座或其他尚未仔細探索的星空中,有顆星正在對您眨眼呢。