[비즈한국] 為了尋找外星文明的線索，天文學家們正在進行一項名為“赫菲斯托斯計劃”（Project Hephaistos）的研究。這個名字讓人聯想到電影《火星救援》（Project Hail Mary）。那麼，在透過天文觀測尋找外星文明時，我們可以將什麼作為線索呢？在眾多線索中，曾引起科幻迷們激烈爭論的概念，便是包裹恆星的巨大人工結構——戴森球。
最近，詹姆斯·韋布空間望遠鏡（JWST）對兩個最具潛力的戴森球候選目標進行了觀測，並公佈了結果。那裡真的存在構建了巨大人工結構並生存著的外星文明嗎？
採集星光的文明也會留下廢熱
戴森球的構想首次出現在奧拉夫·斯塔普雷頓（Olaf Stapledon）的小說《造星者》（Star Maker）中。太陽系中，最強大的能源來源無疑是太陽。人類隨著文明的發展，對能源的需求也在不斷增加。進入人工智慧時代後，能源消耗量更是呈爆炸式增長。如果是高度發達的技術文明，可能會嘗試直接從母恆星獲取能量。透過配備巨大太陽能電池板的結構包裹恆星，在近距離高效地收集星光能量。後來，物理學家弗里曼·戴森（Freeman Dyson）將這一科幻構想進行了科學梳理，使“戴森球”這一名稱廣為人知。
然而，問題在於熱力學。無論技術文明多麼先進，都難以違背宇宙的科學規律。即使接收了星光並將其用於維持文明所需的能源，這些能量也不會完全消失。根據能量守恆定律，攝入的能量最終必須以其他形式釋放。考慮到熱力學第二定律，實際裝置必然會將熵排放到外部宇宙中。使用後剩餘的大部分廢熱，會以更低溫度的輻射形式被釋放出來。
最近，SpaceX的太空資料中心計劃中，一個重要的爭議點也是廢熱的處理方式。廢熱完全消失是不可能的。雖然可以嘗試透過極低溫度緩慢排放的方法，但想要徹底消除或隱藏廢熱幾乎是不可能的。
如果廢熱溫度在數百開爾文（Kelvin）左右，其痕跡主要可以在中紅外波段觀察到。這正是詹姆斯·韋布空間望遠鏡的中紅外儀器MIRI所敏感捕捉的波段。如果溫度更低，其痕跡會移動到更長波長的紅外線中。因此，詹姆斯·韋布成為了尋找可能包裹著恆星生活的“戴森球”外星文明痕跡的工具。如果一顆被巨大結構遮擋、在其他波段看起來整體較暗的恆星，唯獨在中紅外波段發出明亮訊號，那麼就可以懷疑它是由無法隱藏廢熱的戴森球所遮蔽的。
500萬顆恆星中剩下的七個候選者
赫菲斯托斯計劃的研究團隊利用了覆蓋銀河系大量恆星的蓋亞（Gaia）資料。並結合了在紅外波段進行天空巡測的WISE和2MASS資料，共調查了約500萬顆恆星。他們透過蓋亞資料確定恆星距離，篩選出相對於其距離顯得格外暗淡的恆星。隨後，利用2MASS和WISE資料比較了各恆星的紅外強度。
經過這一篩選過程，最終留下了七個候選目標。它們雖然整體暗淡，但在紅外波段卻格外明亮。這些目標看起來像是表面溫度非常低的M型紅矮星，其總輻射能量中約有7~17%來自紅外波段。
當然，僅憑這一點很難斷定就是戴森球。如果恆星周圍長期存在原行星盤塵埃，紅外線也會顯得格外明亮。通常這種塵埃盤在恆星誕生約1000萬年後，會逐漸聚合成行星或被恆星風吹散。但有時也會出現塵埃盤保留超過4000萬年的情況。因為像永遠長不大的彼得·潘，所以被稱為“彼得·潘盤”（Peter Pan disk）。
這種恆星的光譜中通常會出現明顯的氫原子發射線。然而，赫菲斯托斯計劃的七個候選目標中並沒有發現明顯的氫發射線。因此，排除它們是年輕塵埃盤恆星的可能性。
恆星旁邊露出的另一個天體
2025年7月28日和9月9日，詹姆斯·韋布望遠鏡瞄準了七個候選者中的兩顆恆星。結果揭示了一個意想不到的事實。
詹姆斯·韋布以比以往望遠鏡更高的解析度將恆星觀測為清晰的小點。這時，在恆星旁邊露出了另一個存在。那是一個看起來像被拉長了的汙點一樣的天體。在MIRI觀測範圍中波長較短的5.6微米處，恆星表現得更亮。但隨著波長變長，恆星逐漸變暗，而旁邊模糊的天體則變得更加突出。
其真實身份是恰好在同一視線方向重疊的背景星系。之前觀測中捕捉到的明亮中紅外訊號，並非來自恆星，而是來自其背後的星系。之前的觀測未能清晰區分恆星與背景星系，但在詹姆斯·韋布的影象中，兩個天體被明確分離開來。恆星與背景星系之間的角距離平均約為1角秒。
在之前的觀測中，這兩個候選者看起來發出了相當於約180開爾文溫度的紅外訊號。考慮到母恆星溫度約為3500開爾文，若要使包裹恆星的結構維持在180開爾文左右，該結構必須位於距離恆星約1個天文單位（AU）以內的近距離處。而該恆星距離我們超過600光年。因此，如果這種結構確實存在，它應該看起來緊貼在恆星0.01角秒以內。然而，詹姆斯·韋布影象中揭示的實際紅外光源——即背景星系，遠比這遙遠得多。
某些發射強紅外線的星系可能被厚厚的塵埃雲覆蓋。其中之一就是“被高溫塵埃遮蔽的星系”，即所謂的“熱狗星系”（Hot DOG）。中心坐落著擁有黑洞的強大活動星系核，周圍被厚厚的塵埃包裹，從而呈現出在紅外波段輻射出異常能量的景象。此次觀測到的候選目標D所重疊的背景星系，很有可能就是這類熱狗星系。
另一方面，與候選目標E重疊的背景星系則有所不同。該星系同樣被塵埃包裹，但紅外線的主要來源推測並非活動星系核，而是內部發生的爆發性恆星誕生。該星系中每年新誕生的恆星總質量約為太陽質量的20倍。
外星文明訊號與自然現象之間
最終，這一次也未能發現外星文明的確鑿證據——戴森球的決定性線索。如果期待著發現外星文明，這確實是一個令人失望的結果。但此次觀測留下了一個重要的教訓：宇宙中擠滿了無數天體。近處的恆星與遠處的背景星系在相似的方向上重疊，這種情況比想象中要頻繁得多。
在這種情況下，很容易將遠方背景星系的特性誤認為近處恆星的特性。即一顆平凡的恆星看起來就像隱藏著戴森球一樣。必須仔細審視觀測到的訊號究竟是否真的來自該恆星，還是偶然重疊的背景星系光的混合結果。有時，欺騙我們的不是外星文明，而是宇宙本身的自然現象。
如果如此浩瀚的宇宙中存在無數外星文明，為什麼我們至今連一個訊號都還沒發現呢？面對費米悖論（Fermi Paradox）提出的問題，宇宙的沉默依然在持續。
或許，有的外星文明已經找到了處理廢熱的良策，正獨自生活在黑暗中，不留下任何熱量。即使存在這樣的存在，也無法進入我們的探測網。這幾乎等同於無法觀測。如果那是想要如此徹底隱藏自己的文明，那麼不去刻意尋找，或許才是宇宙的禮儀。
技術文明的發展並不意味著必然需要更多的能源。也有可能像戴森球那樣極端的做法並不是唯一途徑，它們可能透過完全不同的方法解決了能源不足的問題。例如，如果是一個成功掌握了常溫核聚變的文明，就沒有必要費力在恆星周圍建造巨大的結構。
最終，探索外星文明的過程只能依賴於各種合理的假設和期待。這是否真的屬於合理的推理，只有等到發現其存在的那一天，才能真正定論。
作者池雄培（Ji Woong-bae）是誰？他熱愛貓和宇宙。小時候看到《銀河鐵道999》後，就懷揣著向世人傳達宇宙之美的夢想。目前擔任世宗大學自由專業學部助理教授，同時從事演講和寫作等多種科學傳播活動。著有《關於天文學家的無用性》、《我們都是作為天文學家出生的》、《看到宇宙就會浮現的奇怪問題們》等書，並翻譯了《我為何殺死了冥王星》、《量子生活》、《UFO》等作品。