自物理學家傅里曼·戴森（Freeman Dyson）於1960年首次提出概念以來，「戴森球」（Dyson sphere）已成為尋找外星智慧生命中最引人入勝的概念之一。科學家們現在設想的並非單一實心外殼，而是由無數個軌道結構組成的戴森「族群」（Dyson swarm），能捕捉恆星幾乎所有的能量。
儘管這個概念在理論上已討論許久，但一個重要問題仍然存在：如果真的存在，天文學家會看到什麼？一項由阿肯色大學的Amirnezam Amiri進行的新研究，目前以預印本形式發布在arXiv上，並預計發表在《Universe》期刊上，探討了這些龐大結構透過現代望遠鏡可能呈現的樣貌。該研究也確定了最有可能擁有這些結構的恆星類型。
紅矮星和白矮星是主要目標
其中一個最有力的候選者是紅矮星。這些體積小、溫度低的恆星是銀河系中最常見的類型，它們消耗核燃料的速度非常緩慢，因此可以存活數兆年，遠遠超過宇宙目前的年齡。
從工程角度來看，它們相對較小的尺寸也使其具有吸引力。根據該研究，一個戴森族群可以繞著紅矮星在約0.05至0.3天文單位（AU）的距離運行，所需的建造材料遠少於圍繞像太陽這樣較大恆星建造的結構。
白矮星可能更具吸引力。這些緻密的恆星殘骸是類似太陽的恆星耗盡燃料後塌縮而成的核心，體積僅剩原來的約1%。
由於它們非常緊湊，一個戴森族群可以繞著恆星表面僅數百萬公里的地方運行，大大減小了所需結構的規模。白矮星也能在數十億年內穩定地釋放能量，使其成為可靠的長期能源。
戴森球將如何改變恆星的外觀
天文學家使用赫羅圖（Hertzsprung-Russell diagram），該圖描繪了恆星溫度與光度的關係，來對恆星進行分類。戴森球將極大地改變恆星在該圖上的位置。
該結構將吸收恆星幾乎所有的輻射，而不是讓可見光逃逸。由於能量無法憑空消失，相同的能量必須以熱量的形式重新輻射到太空中，但會是在光譜的紅外線部分。實際上，這個巨型結構將吸收恆星的光，將該能量用於建造者預定的任何目的，然後將多餘的能量以紅外熱的形式輻射出去。
雖然恆星的總能量輸出將保持不變，但其視溫度將會低得多。由於赫羅圖使用全波段光度（即所有光譜的光度），該物體將保持相同光度，但會顯著地向圖的較冷端移動。
這種溫度偏移是該研究最引人注目的預測之一。一顆典型的紅矮星表面溫度約為3000K。然而，周圍的戴森球有效溫度可能低至50K，大約是前者的百分之一。
目前沒有已知的自然恆星會出現在赫羅圖的那個區域。任何在那裡發現的物體都將立即成為進一步調查的有趣候選者。
另一個可能的線索是缺乏塵埃。普通恆星經常顯示與塵埃盤相關的矽酸鹽發射。相比之下，戴森族群將由散熱板組成，而不是塵埃，這將使其具有異常「乾淨」的光譜。
該研究還強調，一個真正的實心戴森球幾乎肯定是不可能建造的。現代計算表明，即使是圍繞相對較小的恆星，所需的材料量也是不切實際的。
取而代之的是，一個先進文明很可能會建造一個由許多獨立太陽能收集器組成的族群，它們之間留有空隙，或在結構中改變密度。隨著這些組件繞著恆星運行，它們可能會產生高度異常、非自然的亮度變化，從而區別於普通恆星的行為。
詹姆斯·韋伯望遠鏡與外星巨型結構的搜獵
詹姆斯·韋伯太空望遠鏡特別適合搜尋這些假設的結構，因為它專門進行紅外觀測。像WISE這樣的較早任務也在為這項努力做出貢獻。
2024年5月，Hephaistos計畫的研究人員在檢查了約500萬顆恆星的目錄後，報告了七個有潛力的戴森球候選者，它們都與紅矮星有關。其中一個候選者後來被排除，因為背景中一個完美對齊的超大質量黑洞解釋了異常信號。
這仍然留下了五個值得進一步研究的候選者。雖然沒有一個被證實是外星巨型結構，但Amiri的研究為天文學家提供了另一套觀測線索，有助於將真正的科技訊號與自然宇宙現象區分開來。如果戴森族群確實存在於銀河系的某處，未來的紅外觀測或許最終能揭示它們藏身之處。
