宇宙中那些“消失”的恒星去了哪里

據(jù)國外媒體報(bào)道，數(shù)千年來，天文學(xué)家一度堅(jiān)信，夜空中的點(diǎn)點(diǎn)星光是固定不變的。即使在弄清楚了這些“光芒”其實(shí)都是天體之后，天體物理學(xué)家也一直認(rèn)為，天體的變化速度非常緩慢，需要放在數(shù)百萬年乃至數(shù)十億年的時(shí)間尺度上衡量。

大多數(shù)巨恒星在壽命臨近終結(jié)時(shí)，都會經(jīng)歷一系列極其暴烈的變化，最終在超新星爆發(fā)中走向生命的終點(diǎn)。超新星爆發(fā)在宇宙中就像一座燈塔般明亮耀眼，可能會一連持續(xù)好幾個月，即使相隔數(shù)億光年，也有可能看到它們的明亮光芒。

但會不會有些恒星突然之間消隱無蹤呢？就我們對恒星的了解來看，這應(yīng)該不太可能。但就在過去幾年間，一組天文學(xué)家通過比較數(shù)十年來的觀測記錄，一直在研究這種“不可能事件”發(fā)生的可能性。

“我們稱其為VASCO項(xiàng)目，意為‘在一個世紀(jì)的觀察時(shí)間內(nèi)消失及出現(xiàn)的天體，”瑞典北歐理論物理研究所的比阿特麗斯·維拉羅爾指出，“我們對各類消失的天體都很感興趣，但在理想情況下，我最希望能發(fā)現(xiàn)一顆一直很穩(wěn)定、歷史十分悠久、但有一天突然消失了的恒星。哪怕用全世界最大的望遠(yuǎn)鏡觀察，也找不到它的蹤影。”

維拉羅爾和同事們自2017年開展這項(xiàng)任務(wù)以來，已經(jīng)吸引了眾多科學(xué)家的注意力，他們都意識到了調(diào)查歷史記錄的重大意義。“許多來自不同領(lǐng)域的天文學(xué)家都對我們的項(xiàng)目產(chǎn)生了興趣，包括研究活躍星系核的專家、恒星物理學(xué)家以及地外文明搜尋計(jì)劃科學(xué)家等等，每個人都有充分的理由參與其中?！?/p>

雖然我們目前了解到的情況顯示，恒星的變化非常緩慢，倘若恒星突然消失，應(yīng)當(dāng)會留下一些蛛絲馬跡，但這并不意味著所有恒星都會永遠(yuǎn)保持穩(wěn)定的光芒。事實(shí)上，宇宙中充滿了亮度不斷變化的變星。但維拉羅爾強(qiáng)調(diào)，VASCO項(xiàng)目針對的并不是這些?！拔覀冎雷冃堑拇嬖冢鼈兊某掷m(xù)時(shí)間一般最長只有幾年。我們想尋找的是一顆之前始終十分穩(wěn)定，但突然徹底消失得無影無蹤的恒星。目前還沒有針對這種恒星的記載，假如能發(fā)現(xiàn)它們的存在，可能會引領(lǐng)我們發(fā)現(xiàn)新的物理學(xué)法則?！?/p>

宇宙星表

近年來，隨著自動化望遠(yuǎn)鏡的發(fā)展，我們擴(kuò)充星表的速度已經(jīng)達(dá)到了空前的水平。例如，位于加州帕洛馬山天文臺的茲威基瞬變設(shè)施（ZTF）將當(dāng)前最先進(jìn)的照相機(jī)與薩繆爾·奧斯欽望遠(yuǎn)鏡兩相結(jié)合，使其擁有了超寬視野，僅需三晚便可對帕洛馬上方的整個夜空完成一次搜尋，且每晚可對銀河系平面開展兩次掃描。這不僅大大增加了探測到“瞬變”的概率（即遙遠(yuǎn)恒星在短時(shí)間內(nèi)釋放出的大量光芒），還能幫助我們發(fā)現(xiàn)伽馬射線暴等劇烈的罕見事件。

然而，在尋找普通恒星與突然消失的恒星之間存在一點(diǎn)關(guān)鍵區(qū)別。維拉羅爾強(qiáng)調(diào)：“像茲威基瞬變設(shè)施這樣的項(xiàng)目的工作時(shí)間很短。但對于罕見事件，比如某個天體每一百年就莫名消失一次，你的觀察時(shí)間必須足夠長，才能捕捉到它們。因此我們在尋找突然消失的恒星時(shí)，將盡可能延長時(shí)間跨度，結(jié)合更古老的星圖進(jìn)行對比分析。我們正在將70年前的數(shù)據(jù)與當(dāng)前數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，看看宇宙在這些年間是否有所變化?！?/p>

有些諷刺的是，該團(tuán)隊(duì)需要高質(zhì)量的歷史數(shù)據(jù)，因此將目光投向了帕洛馬山天文臺和薩繆爾·奧斯欽望遠(yuǎn)鏡。20世紀(jì)50年代，這臺望遠(yuǎn)鏡曾為一次巡天行動制作了感光底片，后由美國海軍天文臺掃描保存。而他們所用的現(xiàn)代數(shù)據(jù)則由夏威夷哈雷阿卡拉天文臺的全景巡天望遠(yuǎn)鏡和快速響應(yīng)系統(tǒng)（Pan-STARRS）提供。

“你可以隨意獲取這些巡天項(xiàng)目的結(jié)果，它們?nèi)家詳?shù)字化形式上傳到了網(wǎng)絡(luò)上?！本S拉羅爾指出，“我們在烏普薩拉大學(xué)的IT團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一個科學(xué)網(wǎng)站，只需點(diǎn)擊幾下便可將不同圖片整合在一起。解決問題有多種方式，只要能為我們提供數(shù)據(jù)就行。關(guān)鍵在于，對這個項(xiàng)目感興趣的人可以到這個網(wǎng)站上來，將不同的圖像進(jìn)行比對。”

若美國海軍天文臺星表中的某個天體在現(xiàn)代的Pan-STARRS數(shù)據(jù)庫中找不到與之對應(yīng)的天體，研究人員便會展開進(jìn)一步考察和確認(rèn)。他們將分析該天體的形狀、亮度等特征，弄清這究竟是個天體，還是感光底片上的一處瑕疵。

“你無法保證這不是底片上的瑕疵，”維拉羅爾指出，“但你可以做些測試，把最顯而易見的可能性排除掉。然后你可以去找找其他星圖，比如斯隆數(shù)字巡天任務(wù)（SDSS）等等，看看該天體在其中有沒有留下什么蛛絲馬跡。根據(jù)具體的發(fā)現(xiàn)結(jié)果，你可以判定出不同類型的候選天體?！?/p>

該團(tuán)隊(duì)還將這些候選天體與歐空局蓋亞探測器收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比。目前，該探測器正在忙著收集銀河系中超過10億顆恒星的精確數(shù)據(jù)。

候選天體

目前，這項(xiàng)調(diào)查任務(wù)已經(jīng)找到了800多顆明顯“失蹤”的恒星，其中許多還需展開進(jìn)一步調(diào)查。雖然目前還沒有找到維拉羅爾理想中的天體（一顆存在了很久、一直很穩(wěn)定、卻突然消失了的恒星），但許多恒星本身也頗有引人注目之處。

“我們發(fā)現(xiàn)了許多短期瞬變現(xiàn)象，可能一張照片上有，下一張又沒了。我們發(fā)現(xiàn)的天體中，絕大部分都屬于這一類。我們對這些短期瞬變現(xiàn)象展開研究后發(fā)現(xiàn)，它們似乎并不是M型紅矮星發(fā)出的耀斑，也并非超新星爆發(fā)，這兩種可能性都可以排除掉?！?/p>

其他可能性不大的選項(xiàng)還包括變星、激變變星、新星（即雙星系統(tǒng)中的白矮星表面發(fā)生噴發(fā)的現(xiàn)象）等等。該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的這些瞬變源附近都沒有已知變星，并且新星系統(tǒng)中的伴星應(yīng)當(dāng)有微弱的亮度才對，不可能完全看不見。

“有一種可能性是，它們也許是伽馬射線暴或快速射線暴留下的‘余輝?！本S拉羅爾提出。我們對這些高能爆發(fā)事件的源頭仍然所知甚少，但科學(xué)家普遍認(rèn)為，隨著這類事件輸出的能量逐漸衰減，過程中應(yīng)該會經(jīng)歷一段短暫的可視期。

“根據(jù)預(yù)測，這類射線爆發(fā)現(xiàn)象的亮度可達(dá)到8～10級，但在短短幾分鐘內(nèi)便會迅速黯淡下來。我們用大型望遠(yuǎn)鏡觀察其所在位置時(shí)，也看不到任何痕跡。當(dāng)然，對于已經(jīng)篩選出的800個候選天體，我們還有許多工作要做。這些天體肯定是五花八門，各種類型都有。”

假如在這800個候選天體中，真的有一顆符合維拉羅爾期待的、正在消失的恒星，那么我們對此該作何解釋呢？

這顆恒星也許是一顆所謂的“失敗超新星”。這類恒星極為龐大，并且其內(nèi)核由于質(zhì)量過大，會坍縮成一個黑洞，自內(nèi)而外地將恒星的剩余部分吞噬殆盡，這樣就不會留下任何可見的殘留物了。

不過，維拉羅爾認(rèn)為這種情況發(fā)生的可能性并不大。據(jù)她計(jì)算，這類事件在銀河系中每隔三個世紀(jì)才會發(fā)生一次，因此VASCO項(xiàng)目不大可能剛好碰上一次。

就目前而言，我們還很難想象出還有什么天然過程可以導(dǎo)致恒星消失。除非某個候選行星擁有相關(guān)特征、可供我們研究，否則我們也很難推測出這一過程中究竟涉及何種全新的物理法則。不過，這又將我們引向了另一種可能性：這些看似不可能發(fā)生的天文事件是否能證明先進(jìn)外星文明的存在呢？

隨著望遠(yuǎn)鏡的規(guī)模和敏感度不斷提高，再加上計(jì)算能力的進(jìn)步，天文學(xué)已經(jīng)進(jìn)入了“大數(shù)據(jù)”時(shí)代。許多地外智慧搜尋領(lǐng)域的科學(xué)家都指出，我們?nèi)缃窠柚阈堑忍祗w的反常行為發(fā)現(xiàn)外星文明的可能性比過去高了許多。

相關(guān)理論認(rèn)為，當(dāng)文明發(fā)展到足夠先進(jìn)時(shí)，便會開始研發(fā)恒星工程，導(dǎo)致恒星外觀有所改變。科學(xué)家假想中的“戴森球”就是一個很好的例子：它由一系列圍繞恒星轉(zhuǎn)動的“發(fā)電站”構(gòu)成，可以最高效地利用恒星能量。

科幻小說作家阿瑟·克拉克在他的三大定律中提出，“任何技術(shù)只要足夠先進(jìn)，都將與魔法無異”。如果我們無法用天然原因來解釋恒星的消失，地外智慧也不失為一種可能性。

“從地外智慧的角度來看，我們發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象有好幾種解釋方式。”維拉羅爾指出，“它們可能是戴森球或其他結(jié)構(gòu)，可能會定期開啟或關(guān)閉，有時(shí)可能會朝我們的方向照射一段時(shí)間，甚至有些文明可能會徹底拋棄自己的恒星、揚(yáng)長而去?！?/p>

就連該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的紅色瞬變事件也可以用“人為原因”來解釋?！爱?dāng)然，我們還是會優(yōu)先尋找天然的解釋，目前我們還沒有理由徹底排除這些可能性。但假如要用地外智慧來解釋的話，我猜激光束也可以產(chǎn)生這類紅色瞬變現(xiàn)象。”

雖然維拉羅爾暗示，他們已經(jīng)從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)了一些令人激動的現(xiàn)象，正在等待正式發(fā)布，但VASCO項(xiàng)目仍在持續(xù)向前推進(jìn)。目前發(fā)現(xiàn)的大多數(shù)候選天體還需要展開進(jìn)一步確認(rèn)和分析，并且他們目前只考察了1/4的天空。隨著更多民間志愿科學(xué)家的加入以及該團(tuán)隊(duì)正在與西班牙虛擬天文臺合作研發(fā)的新型自動化技術(shù)的上線，該項(xiàng)目接下來的進(jìn)度有望加快。

“除了‘失敗超新星假說外，我們還不知道有什么原因可以導(dǎo)致恒星消失。”維拉羅爾表示，“消失的恒星令我們十分感興趣，因?yàn)槲覀儚奈丛谔烊磺榫诚掠^察到過這種現(xiàn)象。因此，‘尋找那些在我們看來不可能存在的事物就是我們的核心原則?！?/p>