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如何在“赫-罗图”上寻找“戴森球”。
“戴森球”可能的样子。
Віщун / Wikimedia Commons
对于那些在宇宙中追寻文明技术特征的猎手而言，“戴森球”无疑是一座圣杯。上世纪60年代弗里曼·戴森（Freeman Dyson）认为，高度发达的文明或会把他们的恒星包裹在一个由大量小型组件构成的巨型球面里，以便采集其产出的所有能量。
至少在理论上，建造这样一群小型组件是可行的。但“戴森球”看起来究竟什么样？一直以来却没有人能够说得清。近日来自阿肯色大学的科学家Amirnezam Amiri，在一篇即将发表于《宇宙（Universe）》杂志上的论文中，探讨了这个问题，揭示了我们在哪些类型的恒星周围发现这种巨型结构的可能性最大。
结论并不令人意外。最有希望发现“戴森球”的恒星类型之一是红矮星。红矮星是银河系中最常见的恒星类型，它们能以极慢的速度消耗燃料，因此寿命非常长。据估算，红矮星的寿命可以长达数万亿年，远超宇宙当前的年龄。
与太阳相比，红矮星的体积相对较小。外星文明可在距其表面0.05至0.3天文单位（1天文单位等于一个地日平均距离）的地方部署“戴森球”，所需的材料成本较低。
另一种适合建造“戴森球”的天体是白矮星。白矮星严格说起来并不是恒星，而是恒星的残骸。它们的密度很大，体积却很小。白矮星与其前身恒星相比，半径仅为后者的大约1%。在白矮星周围，“戴森球”只需建在距离表面仅几百万千米处。白矮星虽然已经不再核聚变，但它们还能稳定地通过辐射输出能量至少几十亿年，本质上依然是一种高效且长效的能源。
那被“戴森球”“寄生”的天体究竟看起来会是什么样？天文学家通常使用“赫-罗图”来分类恒星。“赫-罗图”的两个坐标分别对应恒星的温度和光度。如果有“戴森球”存在，它一定会阻挡恒星发出的所有自然光，改变其在“赫-罗图”上的位置。
能量不能被凭空创造，也无法被彻底消灭。因此“戴森球”本身一定会向外发射与恒星输入能量完全相等的辐射。这种辐射会以热量或红外线的形式出现。“戴森球”本质上就是一个能够吸收恒星发出的光，将其转化成某种可供使用的能源后，再以热量的形态辐射出去的外壳。
如此一来，这颗恒星在“赫-罗图”上的位置就会发生明显的转移。确实地说，它会向右移动到更低温的位置。但恒星的光度并不会改变，只是辐射转移到了红外波段。“赫-罗图”的光度指的是全波段光度，因此无论是被“戴森球”“寄生”的是红矮星还是白矮星，该天体在“赫-罗图”上的垂直位置都会与原天体保持一致。
关键在于，有“戴森球”的天体，其表面温度会低至50K，比典型红矮星的3000K低两个数量级。在“赫-罗图”上，这类天体所在的位置，远离普通红矮星的聚集区，且不可能存在任何天然恒星。因此一旦有案例出现在这个位置，都极具研究价值。
另一个值得考虑的因素是，被“戴森球”“寄生”的恒星周围可能会缺乏尘埃。恒星周围通常会存在与尘埃盘相关的硅酸盐发射线，但是如果它的周围存在“戴森球”，光谱数据很有可能会显得异常干净。
使用小组件集群的方法建造的“戴森球”必然还有另一个特征——这些小组件之间会存在空隙。事实上，一个完整的“戴森球”在物理学上也是不可能实现的。因此如果存在“戴森球”，恒星就会因为结构的旋转而产生极不自然的光变曲线。
“赫-罗图”是恒星分类的有效工具。
ESO
参考
Dyson spheres on H-R diagram
https://arxiv.org/abs/2602.23270
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