參宿四炸了別浪費，不如去衝個浪_風聞

原創：牧夫天文

原作：Abraham Loeb

翻譯：JackTong

校譯：liufeng

美編：田橙橙

原文鏈接：

https://blogs.scientificamerican.com/observations/surfing-a-supernova/

超新星衝浪指南

蟹狀星雲是1054年爆發的超新星遺蹟 Credit:Getty Images

在夏威夷的海灘上，其實你可能沒去過夏威夷海灘那就在電視上吧，我們經常能看到一大羣衝浪者利用洶湧的海浪來加速到很高的速度。那麼外星文明是否能夠在爆炸的恆星上“衝浪”來達到類似的目的？

密度小於每平方米0.5克的光帆可以達到光速，即使它離超新星的距離比地球離太陽的距離還要大上一百倍。這是因為一個典型的超新星爆發會發出相當於十億個太陽在一個月時間發出的光。在理想情況下，太陽也幾乎無法將光帆加速到光速的千分之一，即使這個光帆位於距太陽其半徑十倍遠的地方，這也是帕克太陽探測器(Parker Solar Probe)最接近太陽的地方。光帆的極限速度與恆星亮度和初始距離的比值的平方成正比，對於最亮的恆星，這個速度可以達到光速的十分之一。

利用高能激光推動光帆則比太陽有效得多。突破攝星計劃(Breakthrough

Starshot)的目標是通過每平方米100億瓦的高能激光束推動光帆，這是地球上日光亮度的1000萬倍，從而使光帆在幾分鐘內加速至接近光速。但是要實現這一目標，需要發射能量巨大並且足夠準直的激光束，這意味着需要錢、錢和錢。

此外，還有一種辦法，恰好居住在諸如參宿四或船底η星雲之類的大質量恆星附近的外星文明可以在其周圍放置大量的光帆，等待超新星爆發的強大爆炸以最小的代價推動這些帆以光速旅行。

當然，事情並不那麼簡單。首先是需要耐心。大質量恆星的壽命通常有着數百萬年，因此很難預測它們爆炸的確切時間。例如，船底η星雲的壽命為幾百萬年，以千年為精度預測其死亡是非常困難的，這與預測老年人在達到平均預期壽命後哪一年死亡一樣困難。

在超新星爆發之前，我們可以使用廉價的化學火箭將光帆運到目的地。這趟旅程將需要上百萬年：跨越能誕生大質量恆星的分子云。只有在分子云附近的文明才可以使用化學火箭在恆星爆炸之前到達恆星。這些火箭發動機也能使光帆在恆星爆炸後按照其預想的方向上航行。

但正如猶太諺語所説，“為慮者多矣。”，我們需要考慮得更為周全。

首先，攝星計劃中，光帆必須具有很強的反光性，以免吸收過多熱量導致燃燒。

其次，一旦將光帆置於環繞大質量恆星的軌道上，在爆炸之前它們就會被明亮的星光或質量的損失推開。為了避免這種危險，可以將光帆部署在摺疊狀態，併為其配備一個開關。一旦爆炸發生，光帆就會像雨傘一樣被打開。

第三，即使發射可以從離爆炸恆星一百倍半徑的距離開始，選擇加速路徑時也必須十分謹慎，以避開沿途的恆星碎片。當相對速度接近光速時，塵埃顆粒會像微小的核爆炸一樣刺破光帆，而氣體顆粒一旦掃過周圍與其質量相當的物質，就會使帆減速。一旦光帆達到其最終速度，它就可以摺疊成針狀結構，使沿其運動方向具有較小的橫截面以最大程度地減少損壞和摩擦。

像船底η星雲這樣的超大質量恆星，可能會坍縮成一個黑洞併產生強大的輻射束，天文學家們將會以伽瑪射線暴的形式觀察到這些橫跨宇宙的輻射。爆炸時恰好位於這些光束方向上的光帆將獲得非凡的推動力，使光帆的相對論洛倫茲因子達到一千，使他們能夠在靜止參照系下人類在有生之年的時間內穿越整個銀河系。此外，如果利用脈衝星或黑洞噴流產生的相對論風，電動帆也可以光帆差不多的速度行駛。

中微子爆發（根據SN 1987A中檢測到的結果）和引力波可能引起超新星爆發所產生的明亮閃光，但由於這些因素與物質的相互作用非常弱，因此很難利用中微子和引力波產生推力。

鑑於其潛在的推進作用，大質量恆星或它們的超新星遺蹟值得引起“搜索地外文明計劃”(SETI）中的關注。圍繞外星文明的光帆可能因為太小而難以發現，但是利用現有的望遠鏡可以檢測到它們的弓形激波或通信信號的疊加。

那麼，是否有證據表明超新星遺蹟中有快速移動的物質呢？是的，確實有，但是那很可能是自然原因引起的。超新星噴出物通常以光速的十分之一移動，並且在諸如船帆座（Vela）和W44的殘留物中檢測到運動速度更快的物質。此外，已知最強大的爆炸（例如超新星爆炸或伽馬射線暴）會產生接近光速的自然噴流，而分辨這些物質中的人造物體將非常困難。

因為建設人工發射系統的費用十分高昂，這讓人們想到是否可以利用自然力量來實現高速宇宙航行。這種思路跟戴森球（Dyson Sphere）的設想有異曲同工之妙，戴森球是弗里曼·戴森（Freeman Dyson）假設的一種包圍着恆星的巨型人工結構，可以用於獲取較為穩定的恆星能量。假如在我們的銀河系中有許多高技術外星文明，那麼可能會有成羣的光帆圍繞着大質量恆星，耐心等待它們的爆炸。

但是，在我們迫不及待要下海衝浪之前，最好知道這個問題的答案：這片宇宙是否早已如暑假的青島海灘那般擁擠？

『天文時刻』 牧夫出品

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船尾座RS  NASA