李水旺新一期视频:
那么今天我们將首次探討天文观测技术,以及搜寻地外文明计划(seti),也就是寻找地外智慧生命的相关內容,我想我们可以从克卜勒天体输入星表编號8462852的恆星,也就是塔比星,开始讲起。
这颗恆星是克卜勒太空望远镜连续多年观测的眾多恆星之一,2015年末,人们注意到它的亮度出现了一些非常奇特的下降,这与我们此前观测到的任何天文现象都不相符。
虽然这几乎可以肯定是一种自然现象,但我们从不排除这种奇特现象可能是观测误差或人为干预导致的可能性,因此有人提出,这可能是一个巨型结构,一种由外星文明建造的超大型人造建筑。
我经常被问到关於塔比星的问题。探討的两大主题就是巨型结构和费米悖论——也就是如果宇宙中存在智慧生命,它们都在哪里的问题。
在天文学和物理学领域,遇到难以用常规原理解释的奇特谜团,需要等待数年才能获取足够证据揭开真相,这是很常见的事。这过程有些枯燥且令人沮丧,但我们已经习惯了。
我之所以改变主意,一方面是因为最近询问这个问题的人越来越多,另一方面是我们如今掌握了更多相关信息,同时也因为还没有人对这一情况做出通俗易懂、详尽细致的解释。
为了简洁而省略的內容,我认为对於理解这一现象至关重要。我们力求通俗易懂,不是通过省略复杂內容,而是耐心將其拆解成易於理解的小块知识。
今天我们要探討的主题、要解答的问题如下:
1. 什么是克卜勒太空望远镜?
2. 克卜勒望远镜如何帮助我们发现系外行星?
3. 它在塔比星上发现了什么异常现象?
4. 这些信息能告诉我们什么?
5. 哪些自然现象可以解释这一异常?
6. 有哪些新的信息和研究进展?
7. 它可能是什么类型的巨型结构?
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我们的第一个主题是**克卜勒太空望远镜**。
它於2009年发射进入绕日轨道,它並非围绕地球运行,而是绕太阳运行,最初位於地球后方稍远的位置,如今距离地球已超过1亿英里。
它在公转轨道上越来越落后於地球,是因为它距离太阳比地球更远,而距离恆星越远,公转周期就越长。同理,距离恆星越近,或是围绕质量更大的恆星运行,公转速度就越快。
这一点对系外行星探测至关重要,但目前来说,这意味著克卜勒望远镜已经远远落在了地球后方。
这台望远镜的观测目標非常简单,它是一台光度计,也就是测量天体亮度的仪器。具体来说,克卜勒望远镜持续监测约15万颗恆星的亮度。
这个数字听起来很大,但它始终观测著同一片天区,一片非常小的天区,仅占夜空的0.25%。这片天区恰好位於织女星和天津四之间。
你可能知道天津四是天鹅座的尾端恆星,而织女星位於天琴座,这两颗星都距离大小北斗七星以及北极星勾陈一不远。
事实上,在冰河时代末期,织女星曾是我们祖先观测到的北极星,一万多年后,它將再次成为北极星。地球存在2.6万年的岁差周期,目前勾陈一是北极星,未来织女星將重新成为北极星。
这也是“水瓶座时代”这类说法的由来,因为太阳在北半球春分时节出现在黄道十二星座中的某一个,而这个位置每隔几千年就会发生变化,目前正是水瓶座。
克卜勒望远镜始终对准这片天区进行全年观测,持续监测这些恆星的亮度变化,也就是这15万颗恆星的明暗变化。
这些恆星大多还有其他名称或星表编號,它们都被收录在克卜勒天体输入星表(kic)中。克卜勒望远镜並非用於发现新恆星,而是观测已知恆星,但由於恆星数量极其庞大,很多恆星並没有专属名称,因此一颗恆星拥有多个星表编號、並以发现特殊现象时所用的编號来称呼,是很常见的情况。
之后,这类恆星通常会被赋予一个通俗名称,以节省时间、避免混淆。
系外行星数量眾多,其中很多编號以gj开头,这类编號仅代表恆星所属的星表。例如gj星表是德国天文学家威廉.格利泽1957年首次发布的近星星表,並且一直在更新。
毫不意外的是,这些恆星中很多此前没有其他名称,也是最容易观测到行星的恆星。如果我们未来殖民这些恆星,显然需要重新命名,因为附近大量恆星都以“格利泽+数字”命名,任何殖民地都不会保留这种生硬的编號,就像不会把岛屿隨意命名为阿特拉斯或隨机数字一样。
几乎所有系外行星都收录在少数几个星表中,这就引出了我们的第二个主题:**寻找系外行星**。
恆星亮度下降的原因有很多,恆星本身的亮度会存在波动,这是普遍现象,但最常见的原因是有天体从恆星前方经过,遮挡了光线。
想要让恆星亮度明显下降,这个天体要么体积足够大,要么距离恆星足够近。例如月球体积比水星小,却能遮挡更多太阳光。
通过这种方法探测行星,需要满足三个条件:
第一,行星的公转平面必须朝向地球。如果你站在太阳的两极方向,就无法看到水星或地球遮挡太阳光,因此我们无法观测到公转平面与地球视线夹角过大的系外行星,而这类行星占绝大多数。
人们往往认为太阳系的公转平面与银道面重合,但事实並非如此,我们太阳系的公转平面与银道面倾斜约60度。