021-22889554
021-26703715
مشاوره آموزشی رایگان

021-22889554  |  021-26703715 مشاوره آموزشی رایگان

عجیب‌ترین ستاره جهان

Tabetha Boyajian

The most mysterious star in the universe

Something massive, with roughly 1,000 times the area of Earth, is blocking the light coming from a distant star known as KIC 8462852, and nobody is quite sure what it is. As astronomer Tabetha Boyajian investigated this perplexing celestial object, a colleague suggested something unusual: Could it be an alien-built megastructure? Such an extraordinary idea would require extraordinary evidence. In this talk, Boyajian gives us a look at how scientists search for and test hypotheses when faced with the unknown.


تگ های مرتبط :

Exploration, Extraterrestrial Life, NASA
اثبات ادعاهای عجیب نیازبه دلایل غیر عادی هم دارد و این کار و مسئولیت من به عنوان یک اختر شناس است تا به مردم یادآوری کنم که فرضیه وجود فضایی ها همیشه باید آخرین گزینه باشد. می خواهم داستانی برایتان بگویم. که مربوط به اطلاعاتی از یک ماموریت ناسا است، آدمهایی معمولی و یکی از غیر معمولی ترین ستاره‌های کهکشان ما. این داستان در سال ۲۰۰۹ با پرتاب فضاپیمای کپلر ناسا شروع شد. هدف علمی اصلی کپلر پیدا کردن سیاره هایی خارج از منظومه شمسی بود. و این کار را با نگاه کردن به یک منطقه در فضا انجام میداد، مثل این، با همه آن مربع های کوچک. و در این بخش،
مشغول به بررسی روشنایی بیش از ۱۵۰٬۰۰۰ ستاره شد برای چهار سال بدون وقفه، که هر۳۰ دقیقه از هر نقطه اطلاعات دریافت می کرد. و به دنبال چیزی بود که ستاره شناس ها عبور می‌نامند. و این وقتی است که مدار سیاره در خط دید ما قرار می‌گیرد، و تنها در این حالت است که سیاره از مقابل ستاره عبور می‌کند. و وقتی این اتفاق می افتد، جلوی مقدار کمی از نور ستاره را می‌گیرد، که شما آن را به شکل یک افت در این منحنی می‌بینید. پس متخصصین ناسا کامپیوتر های بسیار پیچیده ای را ساختند تا بدنبال این عبورها در تمامی اطلاعات کپلر باشند. در زمان عرضه اولین اطلاعات، اخترشناسان داشگاه ییل متوجه موضوع جالبی شدند:
چه می شود اگر رایانه ها چیزی را نبینند؟ پس ما پروژه علمی شهروندان ، به نام شکارچیان سیارات را به راه انداختیم تا مردم به همین اطلاعات نگاه کنند. مغز انسان توانایی شگفت آوری در تشخیص الگوها دارد، بعضی وقت ها حتی بهتر از یک رایانه. اگرچه، خیلی ها به این موضوع شک داشتند. همکارمن، دبرا فیشر، موسس پروژه شکارچیان سیارات، می گفت که آن زمان فکر می کردند، « تو دیوانه ای. امکان ندارد که رایانه یک سیگنال را نبیند.» پس این قماری روی مسابقه انسان در مقابل ماشین بود. و اگر سیاره ای پیدا می کردیم خیلی خوشحال می شدیم. وقتی چهار سال پیش به این گروه ملحق شدم،
تا آن زمان چند تایی پیدا کرده بودیم. و امروز با کمک بیش از ۳۰۰٬۰۰۰ علاقه مند به علوم، دهها عدد پیدا شده است، و همچنین یکی از مرموز ترین ستاره‌های کهکشان خود را هم پیدا کرده ایم. پس برای فهمیدن این، بگذارید تا نشانتان دهم که یک عبور معمولی در داده های کپلر چطور دیده می شود. در این نمودار در گوشه چپ مقدار روشنایی را می بینید، و محور پایین زمان است. خط سفید تنها نور ستاره است، چیزی که اختر شناسان منحنی نور می‌نامند. حالا، وقتی که سیاره از جلوی یک س‌اره عبور می کند مانع مقداری از این نور می شود، و عمق این عبور نشان دهنده بزرگی خود آن شئ است.
و به همین ترتیب، برای مثال مشتری را در نظر بگیرید. سیاره ها خیلی بزرگتر از مشتری نمی شوند. مشتری موجب یک درصد افت در روشنایی ستاره می‌شود. زمین از سوی دیگر، ۱۱ بار کوچکتر از مشتری است، و نشانه آن در داده ها بسختی قابل شناسایی است. پس به معمای خودمان بر می‌گردیم. چند سال پیش، که شکارچیان سیاره مشغول غربال کردن داده ها بدنبال عبور بودند، یک نشانه مروز که از ستاره KIC 8462852 می آمد را شناسایی کردند. رصد های می ۲۰۰۹ موجب اولین شناسایی شد، و صحبت ها در این باره در گروه های آنلاین شروع شد. آنها می گفتند که چیزی مثل مشتری افتی به این شکل در نور ستاره ایجاد می‌کند،
اما همچنین می گفتند که این خیلی غول آسا است. می بینید که عبورها معمولا تنها چند ساعت طول می‌کشند، اما این یکی تقریبا یک هفته طول کشیده. همچنین می گفتند که که به نظر غیرمتقارن می‌رسد، و معنی آن اینست که بجای یک دره U شکل تمیز، که در مشتری می بینیم، این یکی، این شیب عجیب را که در گوشه چپ می بینید دارد. به نظر می رسد که نشان دهنده این باشد که هرآنچه که در مسیر جلوی نور ستاره را گرفته مثل یک سیاره کروی نیست. چند تا افت دیگر هم پیش آمد، اما برای چند سالی، کاملا آرام بود. و بعد در مارس ۲۰۱۱، این را دیدیم. نور ستاره کاملا ۱۵ درصد کاهش یافت،
و این در مقایسه با یک سیاره خیلی بزرگ است، که تنها یک درصد کاهش ایجاد می‌کند. این ویژگی از نظر ما کاملا نرم و تمیز بود. و همچنین غیر متقارن، دارای کاهش نوری تدریجی که تقزیبا یک هفته ادامه پیدا می‌کند. و بعد یکباره ظرف چند روز به حالت عادی بر می‌گردد. و دوباره، بعد از این، خیلی پیش نیامد تا فوریه ۲۰۱۳. اوضاع کاملا به هم ریخت. افت های ترکیبی پیچیده ای در منحنی نور پیدا شد، که برای چیزی نزدیک صد روز ادامه داشت، و ادامه داشت تا ماموریت کپلر پایان یافت. این افت ها شکل های متغییری داشتند.
بعضی‌هایشان خیلی تیز، و بعضی ها پهن بودند. و مدتشان هم متغیر بود. بعضی ها یکی دو روز طول می کشید، و بعضی بیشتر از یک هفته، و همچنین تغییرات بالا و پایین در بعضی از این افت ها وجود داشت، درست مثل چند چیز بی ربط که روی هم قرار گرفته اند. و این بار، روشنایی ستاره بیش از ۲۰ درصد کاهش یافت. این یعنی هر چیزی که جلوی نور را می گرفت سطحی ۱۰۰۰ برابر سطح سیاره زمین داشته است. این واقعا قابل توجه است. و همچنین همکاران پژوهشگری ، که این را دیدند، به بخش علمی گزارش کردند که که چیزی آنقدر عجیب پیدا کرده اند که ارزش پیگیری دارد.
و وقتی که گروه علمی به آن نگاه کرد، گفتند که، « خوب، احتمالا اطلاعات ایرادی دارند.» اما ما واقعا خیلی، خیلی، خیلی دقیق بودیم، و اطلاعات درست بودند. پس چیزی که پیش می آمد می بایست مربوط به فیزیک ستاره‌ها باشد، که یعنی چیزی در فضا در مسیر قرار گرفته بود و جلوی نور را می‌گرفت. پس در این مرحله، شروع کردیم تا همه چیز را در باره این ستاره بفهمیم تا ببینیم آیا می توانیم هیچ سر نخی از اتفاقی که می افتد پیدا کنیم. و همکاران محققی که برای این کشف به ما کمک کردند، ما را در این کار همراهی کردند تا از نزدیک این تحقیق علمی را شاهد باشند.
در ابتدا، کسی گفت، ممکنه که این ستاره خیلی جوان باشه و هنوز غبار موادی که اون را ساخته‌اند در اطرافش باشه. و بعد یکی دیگه گفت، ممکنه که این ستاره سیاره ها را بوجود آورده باشه، و دو تا از اونها با هم برخورد کرده باشند، شبیه به اتفاقی که زمین- ماه را بوجود آورد. خوب هر دو این تئوری ها بخشی از اطلاعات را توضیح می‌دهند، اما مشکل اینجا بود که ستاره نشانه ای از جوان بودن نداشت، و هیج تابشی هم از ماده ای که به خاطر نور ستاره گرم شده باشه هم نبود، و اگر ستاره جوان بود باید این را میدیدی و یا اگر برخوردی بود باید کلی غبار ایجاد می‌شد.
پس یکی دیگر گفت، خوب، نظرتون در باره یک دسته بزرگ ستاره دنباله دار چیه؟ که از کنار این ستاره در یک مدار بیضوی عبور می کنند؟ خوب، در نهایت معلوم شد که این واقعا می تواند با مشاهدات ما منطبق باشد. اما موافقم، به نظر کمی غیر عادی میرسه. می دونید، باید صدها دنباله دار باشند باشند تا چیزی را که دیدیم ایجاد کنند. و اینها تنها ستاره های دنباله داری هستند که از بین ما و ستاره عبور می کنند. پس در واقع، باید هزاران یا حتی ده ها هزار ستاره دنباله دار باشند. اما از بین همه ایده های بد ما، این بهترینشان بود. پس ما یافته هایمان را منتشر کردیم.
بگذارید تا بگم که این سخت ترین مقاله ای بود که تا حالا نوشتم. وظیفه دانشمندان اعلام نتایج است، و این اوضاع اصلا مناسب نبود. پس تصمیم گرفتیم تا یک عنوان جالب انتخاب کنیم، پس اسمش را گذاشتیم: « تغییرات کجایند؟» خودتون مخفف آن را پیدا کنید. ( خنده حضار ) این پایان داستان نیست. تقریبا همون وقت مقاله ای می نوشتم، و با همکارم، جیسون رایت ملاقات کردم، و او هم مقاله ای در باره داده های کپلر می نوشت. و او می گفت که با دقت بالای کپلر، می شود سازه های عظیم فضایی ها را در اطراف ستاره ها پیدا کرد،
اما اینطور نشد. و بعد من این داده های عجیب را نشانش دادم که همکاران محقق ما پیدا کرده بودند، و به من گفت، « اه لعنت، تابی. باید مقاله ام رو دوباره بنویسم.» خوب بله، توضیح با موضوعات طبیعی ضعیف است و ما کنجکاویم. پس باید راهی پیدا کنیم تا وجود فضایی ها رو حذف کنیم. پس با همدیگر، یکی از همکارهایمان رو متقاعد کردیم که با SETI کار می کند، جستجو برای هوش فرا زمینی، که این می تواند هدفی غیر عادی برای پیگیری باشد. ما پیشنهادی را برای رصد این ستاره آماده کردیم با بزرگترین رادیو تلسکوپ های جهان در رصد خانه گرین بنک.
چند ماه بعد، خبر این پیشنهاد به مطبوعات درز کرد و حالا هزاران مقاله، بیش از ۱۰٬۰۰۰ مقاله تنها برای این ستاره وجود دارد. و اگر در تصاویر گوگل جستجو کنید، این چیزی است که پیدا می‌کنید. ممکن ایت که تعجب کنید، خوب، تابی، قبوله، وجود فضایی ها چطور این تغییر نور را توضیح می دهد؟ خوب، یک تمدن را تصور کنید که از ما خیلی پیشرفته تر است. در این شرایط فرضی، این تمدن ممکن است که تمامی منابع انرژی سیاره خود را مصرف کرده باشد، پس از کجا انرژی اضافه تامین خواهند کرد؟ خوب، انها یک ستاره میزبان دارند درست مثل خورشید ما،
پی اگر بتوانند انرژی بیشتری از این ستاره بدست آورند، می توانند مشکل انرژی خود را حل کنند. پس باید بروند و سازه های غول آسایی بسازند. این سازه های غول پیکر، مثل صفحات خورشیدی عظیم، کرات دایسون نامیده می‌شوند. این تصویر بالا برداشت‌های هنرمندان از کره های دایسون است. ایجاد نمایی از گستردگی این چیزها واقعا سخت است، اما می توانی اینطوری تصورش کنی. فاصله میان زمین و ماه یک چهارم میلیون مایل است. ساده ترین بخش این سازه ها ۱۰۰ برابر این اندازه است. واقعا بزرگند.
حالا تصور کنید که یکی از این سازه‌ها بدور یک ستاره در حرکت باشد. می بینید که این چطور باعث ناهنجاری در داده ها می شود یک افت غیر متقارن، غیر طبیعی. اما حتی سازه های غول آسای فضایی ها هم نمی تواند بر خلاف قوانین فیزیک باشد. ببینید، هر چیزی که انرژی خیلی زیادی صرف کند باید حرارت ایجاد کند، و ما این را نمی‌بینیم. اما توضیحش می تواند خیلی ساده باشد که آنها آن را در جهت دیگری هدایت می‌کنند، نه به سمت زمین. یک نظر دیگر که به آن علاقه دارم اینست که ما شاهد یک جنگ بین سیاره‌ای هستیم
و تخریب فاجعه بار یک سیاره. اگرچه باید بگویم که این کلی غبار ایجاد می کند که ما آن را نمی بینیم. اما اگر تا حالا فضایی ها را وارد این توضیح کرده ایم، چه کسی می تواند بگوید که آنها این خرابی را به شکلی تمیز کرده اند تا بازیافتش کنند؟ ( خنده حضار ) می بینید که چطور این موضوع تصور شما را تسخیر می کند. خوب، حالا به آن رسیده اید. ما در شرایطی هستیم که می‌تواند یک پدیده طبیعی که نمی‌فهمیم باشد یا یک فناوری فضایی که درکش نمی‌کنیم. شخصا، به عنوان یک محقق، بهترین حالت توضیحات طبیعی است.
اما برداشت غلط نکنید، به نظر من خیلی عالی می شود اگر فضایی ها را پیدا کنیم. به هر صورت، چیزی واقعا جدید و خیلی جالب برای یافتن وجود دارد. خوب، چه اتفاقی خواهد افتاد؟ ما باید رصد این ستاره را ادامه دهیم تا چیزهای بیشتری از این اتفاق بفهمیم. اما اخترشناسان حرفه ای، مانند من، ما منابع محدودی برای این کارها داریم، و کپلر هم ماموریت دیگری دارد. و با خوشحالی می گویم که یک بار دیگر، همکاران محقق جلو آمدند و نتیجه خوبی گرفتند. میدانید، این بار، اختر شناسان آماتور با کمک تلسکوپهای حیاط خلوتشان بی درنگ جلو آمدند و شروع به رصد شبانه این ستاره کردند
با امکانات خودشان، و برایم خیلی جالبست تا ببینم چه پیدا کرده اند. آنچه مرا شگفت زده می کند این است که این ستاره هیچوقت توسط رایانه ها پیدا نمی‌شد چون ما اصلا به دنبال چیزی مثل این نبودیم. و جالبتر از آن اینکه داده های بیشتری خواهند آمد. ماموریت های جدیدی وجود خواهد داشت که میلیون ها ستاره دیگر را بررسی خواهند کرد در تمامی آسمان. و فقط فکر کن: چه معنی خواهد داشت اگر ستاره دیگری مثل این پیدا کردیم؟ و اگر ستاره دیگری مثل این پیدا نکردیم چه معنی خواهد داشت؟ متشکرم. (
Extraordinary claims require extraordinary evidence, and it is my job, my responsibility, as an astronomer to remind people that alien hypotheses should always be a last resort. Now, I want to tell you a story about that. It involves data from a NASA mission, ordinary people and one of the most extraordinary stars in our galaxy. It began in 2009 with the launch of NASA's Kepler mission. Kepler's main scientific objective was to find planets outside of our solar system. It did this by staring at a single field in the sky, this one, with all the tiny boxes. And in this one field,
it monitored the brightness of over 150,000 stars continuously for four years, taking a data point every 30 minutes. It was looking for what astronomers call a transit. This is when the planet's orbit is aligned in our line of sight, just so that the planet crosses in front of a star. And when this happens, it blocks out a tiny bit of starlight, which you can see as a dip in this curve. And so the team at NASA had developed very sophisticated computers to search for transits in all the Kepler data. At the same time of the first data release, astronomers at Yale were wondering an interesting thing:
What if computers missed something? And so we launched the citizen science project called Planet Hunters to have people look at the same data. The human brain has an amazing ability for pattern recognition, sometimes even better than a computer. However, there was a lot of skepticism around this. My colleague, Debra Fischer, founder of the Planet Hunters project, said that people at the time were saying, "You're crazy. There's no way that a computer will miss a signal." And so it was on, the classic human versus machine gamble. And if we found one planet, we would be thrilled. When I joined the team four years ago,
we had already found a couple. And today, with the help of over 300,000 science enthusiasts, we have found dozens, and we've also found one of the most mysterious stars in our galaxy. So to understand this, let me show you what a normal transit in Kepler data looks like. On this graph on the left-hand side you have the amount of light, and on the bottom is time. The white line is light just from the star, what astronomers call a light curve. Now, when a planet transits a star, it blocks out a little bit of this light,
and the depth of this transit reflects the size of the object itself. And so, for example, let's take Jupiter. Planets don't get much bigger than Jupiter. Jupiter will make a one percent drop in a star's brightness. Earth, on the other hand, is 11 times smaller than Jupiter, and the signal is barely visible in the data. So back to our mystery. A few years ago, Planet Hunters were sifting through data looking for transits, and they spotted a mysterious signal coming from the star KIC 8462852. The observations in May of 2009 were the first they spotted, and they started talking about this in the discussion forums.
They said and object like Jupiter would make a drop like this in the star's light, but they were also saying it was giant. You see, transits normally only last for a few hours, and this one lasted for almost a week. They were also saying that it looks asymmetric, meaning that instead of the clean, U-shaped dip that we saw with Jupiter, it had this strange slope that you can see on the left side. This seemed to indicate that whatever was getting in the way and blocking the starlight was not circular like a planet. There are few more dips that happened,
but for a couple of years, it was pretty quiet. And then in March of 2011, we see this. The star's light drops by a whole 15 percent, and this is huge compared to a planet, which would only make a one percent drop. We described this feature as both smooth and clean. It also is asymmetric, having a gradual dimming that lasts almost a week, and then it snaps right back up to normal in just a matter of days. And again, after this, not much happens until February of 2013. Things start to get really crazy. There is a huge complex of dips in the light curve that appear,
and they last for like a hundred days, all the way up into the Kepler mission's end. These dips have variable shapes. Some are very sharp, and some are broad, and they also have variable durations. Some last just for a day or two, and some for more than a week. And there's also up and down trends within some of these dips, almost like several independent events were superimposed on top of each other. And at this time, this star drops in its brightness over 20 percent. This means that whatever is blocking its light has an area of over 1,000 times the area of our planet Earth. This is truly remarkable.
And so the citizen scientists, when they saw this, they notified the science team that they found something weird enough that it might be worth following up. And so when the science team looked at it, we're like, "Yeah, there's probably just something wrong with the data." But we looked really, really, really hard, and the data were good. And so what was happening had to be astrophysical, meaning that something in space was getting in the way and blocking starlight. And so at this point, we set out to learn everything we could about the star
to see if we could find any clues to what was going on. And the citizen scientists who helped us in this discovery, they joined along for the ride watching science in action firsthand. First, somebody said, you know, what if this star was very young and it still had the cloud of material it was born from surrounding it. And then somebody else said, well, what if the star had already formed planets, and two of these planets had collided, similar to the Earth-Moon forming event. Well, both of these theories could explain part of the data, but the difficulties were that the star showed no signs of being young,
and there was no glow from any of the material that was heated up by the star's light, and you would expect this if the star was young or if there was a collision and a lot of dust was produced. And so somebody else said, well, how about a huge swarm of comets that are passing by this star in a very elliptical orbit? Well, it ends up that this is actually consistent with our observations. But I agree, it does feel a little contrived. You see, it would take hundreds of comets to reproduce what we're observing. And these are only the comets
that happen to pass between us and the star. And so in reality, we're talking thousands to tens of thousands of comets. But of all the bad ideas we had, this one was the best. And so we went ahead and published our findings. Now, let me tell you, this was one of the hardest papers I ever wrote. Scientists are meant to publish results, and this situation was far from that. And so we decided to give it a catchy title, and we called it: "Where's The Flux?" I will let you work out the acronym. (Laughter) So this isn't the end of the story.
Around the same time I was writing this paper, I met with a colleague of mine, Jason Wright, and he was also writing a paper on Kepler data. And he was saying that with Kepler's extreme precision, it could actually detect alien megastructures around stars, but it didn't. And then I showed him this weird data that our citizen scientists had found, and he said to me, "Aw crap, Tabby. Now I have to rewrite my paper." So yes, the natural explanations were weak, and we were curious now. So we had to find a way to rule out aliens.
So together, we convinced a colleague of ours who works on SETI, the Search for Extraterrestrial Intelligence, that this would be an extraordinary target to pursue. We wrote a proposal to observe the star with the world's largest radio telescope at the Green Bank Observatory. A couple months later, news of this proposal got leaked to the press and now there are thousands of articles, over 10,000 articles, on this star alone. And if you search Google Images, this is what you'll find. Now, you may be wondering, OK, Tabby, well,
how do aliens actually explain this light curve? OK, well, imagine a civilization that's much more advanced than our own. In this hypothetical circumstance, this civilization would have exhausted the energy supply of their home planet, so where could they get more energy? Well, they have a host star just like we have a sun, and so if they were able to capture more energy from this star, then that would solve their energy needs. So they would go and build huge structures. These giant megastructures, like ginormous solar panels, are called Dyson spheres. This image above
are lots of artists' impressions of Dyson spheres. It's really hard to provide perspective on the vastness of these things, but you can think of it this way. The Earth-Moon distance is a quarter of a million miles. The simplest element on one of these structures is 100 times that size. They're enormous. And now imagine one of these structures in motion around a star. You can see how it would produce anomalies in the data such as uneven, unnatural looking dips. But it remains that even alien megastructures cannot defy the laws of physics.
You see, anything that uses a lot of energy is going to produce heat, and we don't observe this. But it could be something as simple as they're just reradiating it away in another direction, just not at Earth. Another idea that's one of my personal favorites is that we had just witnessed an interplanetary space battle and the catastrophic destruction of a planet. Now, I admit that this would produce a lot of dust that we don't observe. But if we're already invoking aliens in this explanation, then who is to say they didn't efficiently clean up all this mess
for recycling purposes? (Laughter) You can see how this quickly captures your imagination. Well, there you have it. We're in a situation that could unfold to be a natural phenomenon we don't understand or an alien technology we don't understand. Personally, as a scientist, my money is on the natural explanation. But don't get me wrong, I do think it would be awesome to find aliens. Either way, there is something new and really interesting to discover. So what happens next? We need to continue to observe this star to learn more about what's happening.
But professional astronomers, like me, we have limited resources for this kind of thing, and Kepler is on to a different mission. And I'm happy to say that once again, citizen scientists have come in and saved the day. You see, this time, amateur astronomers with their backyard telescopes stepped up immediately and started observing this star nightly at their own facilities, and I am so excited to see what they find. What's amazing to me is that this star would have never been found by computers because we just weren't looking for something like this.
And what's more exciting is that there's more data to come. There are new missions that are coming up that are observing millions more stars all over the sky. And just think: What will it mean when we find another star like this? And what will it mean if we don't find another star like this? Thank you. (Applause)