Unsolved Report
奇异历史

HD 139139:那颗用乱码眨眼的恒星

一颗类太阳恒星在87天内眨了28次眼,没有任何规律可循。天文学家给它取名「随机凌星天体」,至今无解。

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寻找系外行星本来是天文学里最「按部就班」的差事。规则很简单:行星从恒星表面掠过,投下一道微小的阴影,然后——因为轨道这东西向来守信用——它会按时回来。相同的亮度下降,相同的幅度,准时得像上了发条。只要盯得够久,规律自然浮现。规律,才是这门学问的全部意义所在。

所以你能想象那种困惑吗——牧夫座里有一颗星,在三个月内眨了整整28次眼,忽暗忽亮,却死活不肯守时。那些变暗的瞬间,来得毫无章法,想来就来。天文学家给它取了一个名字,听起来与其说是学术标签,不如说是一声无奈的叹气:随机凌星天体(Random Transiter)。在星表上它叫 HD 139139,档案号 EPIC 249706694。这个发现至今仍是整个开普勒档案里最诡异的光迹之一——也是一次静静令人着迷的展示:当数据走向科学家完全无法解释的方向,他们究竟会怎么做。

NASA - WISE image of star HD 139139 (EPIC-249706694), a very unusual dimming star. - Also See => "w:Talk:HD 139139#L…
NASA - WISE image of star HD 139139 (EPIC-249706694), a very unusual dimming star. - Also See => "w:Talk:HD 139139#Location unclear?" 15… — Wikimedia Commons, NASA/IPAC, WISE/Dr. Dennis Bogdan (Drbogdan) (Public domain)

我们确切知道的事

这颗星是在 NASA K2 任务第15观测轮次中被发现的。K2 是开普勒太空望远镜的「残血续命版」——两个姿态控制轮报废之后,科学家硬是给它找了条活路。在整整87天里,开普勒死死盯着这片天空。这期间,那颗星的亮度闪烁了28次,每一次都是标准的凌星波形。全部细节写进了2019年一篇由麻省理工学院 Saul Rappaport 和当时在德克萨斯大学的 Andrew Vanderburg 领衔发表的论文,载于《皇家天文学会月报》(Rappaport et al. 2019)。

那28次暗淡本身,其实平淡无奇。很浅。很细微。大多数只让恒星亮度下降了约 200 ± 80 百万分之一——大概是其光度的两百分之一个百分点。肉眼根本感觉不到,只有开普勒那台近乎变态精准的相机才能捕捉。每次变暗持续时间在0.74到8.19小时之间 (Rappaport et al. 2019)。把任何一个单独拎出来看,都像是一颗普通行星从容掠过,无聊得很。

奇就奇在时间上。 团队把28个到达时刻塞进了所有标准的周期搜寻工具——箱型最小二乘法、Lomb–Scargle 变换,甚至专门定制了一套「间隔匹配」算法,竭尽全力地允许时间表有小幅摆动。什么都没找到。没有节奏,没有隐藏的韵律。论文里写得干脆:这些到达时刻「跟随机数生成器吐出来的没什么两样」,而且28次事件里,属于同一个重复轨道的不会超过四次 (Rappaport et al. 2019)。仔细想想这意味着什么——这些亮度下降,外形跟绕恒星运转的天体一模一样;可凡是绕着转的东西,都会转回来。这些偏偏不会。这不只是「奇怪」,这打破了基本规律。

于是研究者做了最不光鲜、却最不可少的工作:他们试图把这个谜题扼杀在摇篮里。也许只是望远镜在发抖——一个机器鬼魂披着发现的外衣?他们逐一排查并否定了:滚动频带探测器伪影、像素串扰、坏像素、背景杂散光泄漏,还用差分成像把信号牢牢锁定在目标恒星上,而非附近某颗冒名顶替的星 (Rappaport et al. 2019)。不过有一道皱褶:HD 139139 大概是一个真实的双星系统,有一颗暗一些的伴星在约3.3角秒之外。那28次变暗可能来自其中任意一颗——而到底是哪颗,对于投下阴影的那个天体来说意义天壤之别:如果是主星前面,那影子的主人是地球大小;如果是暗伴星前面,那东西就更大了 (Rappaport et al. 2019)。整个系统距离我们约350光年,主星和我们的太阳几乎是双胞胎 (EarthSky)。

A light curve for HD 139139, adapted from Rappaport et al., Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 4…
A light curve for HD 139139, adapted from Rappaport et al., Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 488, Issue 2, Septemb… — Wikimedia Commons, PopePompus (CC BY-SA 4.0)

那个没人能回答的问题

说清楚点:一颗类太阳恒星产生了28次行星形状的亮度下降,完全无法排列成任何一条轨道。这些信号是真实的——是天体物理现象,不是仪器故障。而每一个被提出的解释,都在某个地方卡了壳。

然后事情变得更糟——或者说,更诡异。最重要的后续观测,是由 Roi Alonso 领导的团队在2021年和2022年用欧洲航天局的 CHEOPS 卫星对准 HD 139139 展开的。他们分15次观测,累计盯了12.75天,灵敏度足以捕捉低至150 ppm 的亮度下降——远比 K2 当年看到的还要浅。结果 CHEOPS 什么都没抓到。一次变暗都没有 (Alonso et al. 2023)。团队给出了三种解读这片沉默的方式:纯粹的坏运气(他们估算,如果事件仍以原来的频率发生,恰好全部错过的概率只有4.8%);或者这个现象在2018年到2022年之间确实自行熄灭或消失了;又或者是最令人泄气的一种——原来的 K2 信号从头到尾都是某种罕见的、未被识别的仪器噪声 (Alonso et al. 2023)。没有第二次独立目击,案子没有结案,只是……悬在那里。

到底是什么在搞鬼?

从这里往下,全是猜测——是候选解释,不是裁决。而且有一件事很能说明问题:发现团队把所有合理的自然解释一条条拿出来,又一条条发现了漏洞 (Rappaport et al. 2019)。

一大群小行星——或者轨道被严重干扰的行星群。 堆够多的行星,也许能把变暗事件撒得到处都是。但要凑出28次、且完全找不到任何规律?这个想法在自身重压下垮掉了。而且要把时间扰动到这种程度,意味着轨道摄动幅度要比任何已知情况大出许多倍。这是猜测,原作者也不喜欢这个方向。

正在瓦解的行星,或者拖着尘埃尾巴的天体。 濒死的世界和掉落尘埃的小行星,确实会造成参差不齐、毫无规律的变暗。但问题是:它们通常会留下指纹——不对称的变暗曲线、随光波颜色变化的深度——研究者在这里找不到任何干净的对应特征。猜测,且不受青睐。

与双星系统有关的某种机制。 既然 HD 139139 很可能有一颗伴星,团队把各种轨道几何都算了个遍——绕其中一颗的,绕两颗都绕的。没有一种能吐出这样随机散乱的变暗序列。猜测,且不受青睐。

某种全新的恒星行为。 在所有凌星解释都土崩瓦解之后,作者抛出了最大胆的想法——也许是恒星本身在做某种我们从未见过、甚至还没命名的事情。他们自己坦承,这是「新颖且未经验证」的 (Rappaport et al. 2019)。纯粹的猜测,他们自己如此承认。

值得把这颗星和它的名星亲戚放在一起比较——博亚吉安星,也就是「塔比之星」,那颗亮度大幅且戏剧性骤降的怪星,天文学家普遍认为是经过的尘埃云团导致的。HD 139139 是那种诡异的镜像。它的每一次变暗都浅、都普通、单独拿出来完全没有存在感。尖叫的是时间本身。 Vanderburg 说过一句话,简洁得像科学家能说出的最重的话:「我们从没在开普勒里见过这种情况,而开普勒已经看了50万颗恒星。」(EarthSky)

然后——当然——只要你说出「我们无法解释」,这个问题就一定会来——有人查了外星人。突破聆听(Breakthrough Listen)团队由 Bryan Brzycki 领衔,把绿岸射电望远镜对准 HD 139139,监听窄带射电技术信号,也就是发射装置可能泄漏的那种干净信号。什么都没听到,并给任何隐藏发射源设定了一个上限 (Brzycki et al. 2019)。这不能排除任何东西——只是关上了一扇门。聪明的赌注仍然押在某种自然过程上,最可能是恒星本身正在做的某件我们还不会读懂的事。目前,HD 139139 留在星表里,是一处有据可查的空白:一颗被确实观测到在做某件真实的事、被认真记录下来、却仍在等待答案的恒星。在遥远的某处,有一颗还没被人多看一眼的星,此刻大概已经在眨眼了。

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来源与延伸阅读

  • Rappaport, S., et al. (2019).「The Random Transiter — EPIC 249706694/HD 139139.」Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 488(2), 2455–2465. Oxford Academic · arXiv 预印本
  • Alonso, R., et al. (2023).「No random transits in CHEOPS observations of HD 139139.」Astronomy & Astrophysics, 680. A&A 全文
  • Brzycki, B., et al. (2019).「Breakthrough Listen Follow-up of the Random Transiter (EPIC 249706694/HD 139139) with the Green Bank Telescope.」arXiv 预印本
  • 「随机凌星天体比塔比之星更诡异吗?」EarthSky. 文章
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