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第18章 塔比星

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红外 excess(Infrared Excess):恒星红外亮度高于正常水平,通常由尘埃辐射导致;

戴森 swarm(Dyson Swarm):由大量小型结构组成的戴森球,用于收集恒星能量。

塔比星(KIC ):1470光年外的“谜题续章”——从新观测到终极追问(第二篇·终章)

引言:当“旧谜题”遇上“新工具”——塔比星的“第二春”

2015年,塔比星(KIC )的异常光变曲线像一颗“投入平静湖面的石子”,激起了天文学界的轩然大波。八年过去,当初的“未解之谜”并未消散,反而随着詹姆斯·韦伯空间望远镜(JWST)、凯克望远镜(Keck)等新一代设备的加入,衍生出了更复杂的线索。

这一篇,我们将聚焦塔比星的“最新剧情”:JWST的红外观测是否找到了“尘埃的痕迹”?凯克望远镜的高分辨率光谱是否揭开了“光变的周期密码”?曾经的热门解释(彗星群、外星结构)是否被修正?更重要的是,塔比星的故事,如何推动人类对“恒星-行星系统”“外星文明搜索”的认知升级?

一、最新观测:JWST与凯克的“联合证词”

2020年以来,天文学家动用最先进的设备,对塔比星展开了“多波段、高精度”观测——这一次,他们要解决的核心问题是:塔比星的红外辐射是否真的“正常”?它的光变曲线是否隐藏着未被发现的周期?

1.1 JWST的“红外显微镜”:有没有“隐藏的尘埃云”?

斯皮策望远镜的观测曾让“尘埃遮挡说”陷入困境——塔比星的红外亮度没有异常(红外 excess),意味着没有大量尘埃吸收可见光再辐射。但JWST的近红外相机(NIRCam)和中红外仪器(MIRI),比斯皮策更灵敏10-100倍,能探测到更微弱的红外信号。

2022年,由加州大学伯克利分校的艾米丽·吉尔伯特(Emily Gilbert)团队主导的JWST观测结果出炉:

塔比星的近红外亮度(1-5微米)与正常F型星一致,没有显着升高;

中红外亮度(5-28微米)略有上升,但幅度仅为“预期尘埃辐射”的1/10——这意味着,即使有尘埃,也是非常稀薄的,无法解释22%的亮度下降。

吉尔伯特总结:“JWST的数据进一步排除了‘大量尘埃遮挡’的可能。塔比星的红外辐射,和一颗普通F型星没什么两样。”

1.2 凯克望远镜的“光谱指纹”:光变曲线里藏着“周期密码”?

凯克望远镜的高分辨率阶梯光谱仪(HIRES),能以0.01纳米的精度分析塔比星的光谱。2023年,耶鲁大学的塔比莎·博亚吉安团队(没错,还是她!)利用HIRES的数据,对塔比星的光变曲线进行了傅里叶分析(分解信号的频率成分)。

结果令人意外:

光变曲线中隐藏着一个极弱的周期性信号——周期约为22天,振幅仅为0.05%(几乎淹没在噪声中);

这个周期与塔比星的自转周期(约23天)高度吻合!

这意味着什么?

如果塔比星的光变与自转相关,那么遮挡物可能附着在恒星表面,随恒星旋转而进入/离开视线;

或者,遮挡物位于恒星的磁层中,随恒星自转而周期性遮挡光线。

1.3 新的疑问:22天周期是“真信号”还是“噪声”?

但这个周期信号非常微弱,只有0.05%的振幅——远低于行星凌日的1%深度。天文学家对此分歧很大:

支持派:认为这是“恒星表面活动”的证据,比如大尺度的星震或磁斑;

质疑派:认为是观测误差或数据处理 artifact(比如望远镜的热噪声)。

二、旧解释的“修正与重生”:彗星群模型的“升级版”

曾经被冷落的“彗星群模型”,因为最新观测的出现,迎来了“第二春”。

2.1 彗星群的“新剧本”:不是“一次性撕裂”,而是“持续补给”

最初的彗星群模型假设:一颗大彗星被撕裂,形成碎片盘,一次性遮挡恒星。但塔比星的光变是随机的,无法用“一次性事件”解释。

2021年,麻省理工学院的萨拉·西格(Sara Seager)团队提出了“持续彗星补给模型”:

塔比星周围存在一个彗星 reservoir(彗星库),位于恒星引力范围的边缘(约1000天文单位);

偶尔,一颗彗星从库中脱离,被恒星潮汐力撕裂,形成碎片云;

碎片云随恒星自转而旋转,周期性遮挡光线——这就能解释22天的周期信号!

西格解释:“就像你有一个洒水车,每隔一段时间洒一次水,地面的水洼会随机出现,但洒水车的路线是固定的。”

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