“搭乘”恆星探索宇宙？
近日，羅切斯特大學的天文學家喬納森·卡羅爾-內倫巴克公佈了其研究的最新理論——恆星便車是宇宙觀光的最快的方式。他說：“快速移動的恆星可不比宇宙飛船差。”
這個想法很簡單。人類可以在恆星系統靠近時被它的引力俘獲，然後讓這顆恆星在太空中的移動把人類帶到新的恆星系統。或許你會在其他的某個恆星系統“下車”，然後在那個全新的世界建立自己的定居點。最後，另一顆恆星掠過，你又搭上便車前往下一個新世界。
卡羅爾-內倫巴克已經開發出一種計算機模擬，可以展示恆星便車可以如何幫助太空探索文明在銀河系的大多數地區定居。
模擬始於銀河系懸臂偏遠地帶的文明，剛剛開始探索宇宙。該文明已經在其最接近的幾個恆星系統中定居，有點類似於地球上的人類定居於繞比鄰星或沃爾夫359運行的行星之上。然後，一顆移動速度更快的恆星飛過來，接着該文明迅速跳入軌道，穿越星系，遇見更多可以定居的恆星系統。
卡羅爾-內倫巴克說：“生命在這個快速移動的恆星經過時搭乘便車。”最終，當擴展波前接近星系中心時，“由於在星系中心恆星之間的距離非常小，行星殖民地將爆炸式增長，殖民波前將以儘可能快的速度增長。”
這也是外星智慧搜尋計劃（SETI）應該將精力集中在我們銀河系中心以及其他星系中心的另一個原因。賓夕法尼亞州立大學天體物理學教授兼賓州外星智慧中心的主任傑森·賴特說，該模擬“顯示了任何物種的星際膨脹模式，無論該物種消耗了多少能量”。
費米問題
搭便車的概念是作爲對更古老、或許更根深蒂固的想法的迴應而發展起來的。這些古老的想法涉及生命如何在整個星系中擴張，在星系的每一個恆星系統中定居。之前關於星際殖民可能需要多長時間的估測都曾假設恆星保持固定位置，而我們使用航天器穿越恆星之間的廣闊空間。
這些估測的時間從500萬年到數千萬乃至數十億年。但是，對於大多數估測，值得注意的是，估測的時間都比銀河系的存在時間要短許多，銀河系大約已存在130億年。當然，這些對我們來說是難以想象的漫長時間尺度，但對於任何持久的太空探索文明來說，或許這樣的時間尺度並不是很漫長，並且也有足夠的時間去實現。
這就提出了一個問題，也是恩裡克·費米在1951年的時候就提出過的著名疑問：“人都去哪了？”
對費米來說，最簡單的回答是，外星人不存在，因爲星際旅行即便可能，也一定非常困難。但是，現在我們知道情況並非如此。無論是緩慢的機器人探測器、宇宙飛船、搭乘星際彗星或掠過的恆星系統的便車，又或者是突破攝星太空探索項目的納米級光帆飛行器“星片”，只要有耐心並且也有必要的資源和能量，星際旅行的辦法有很多。
傑弗裡·蘭迪斯試圖用他的滲透理論，來解釋星際旅行框架中似乎沒有外星人存在這件事。他指出，不是每個定居點都會衍生出子定居點，有些定居點，甚至可能所有定居點最終都會失敗，導致進一步擴張終止。他爲每個定居點分配了一個個概率，以確定該定居點的居民是否會繼續向更多恆星系統定居，而那些失敗的定居點或在銀河系中造成未被定居者佔據的空缺。
他還表示，地球可能就是這些空缺之一。
一切都在移動中除了在現實中，星星看上去是靜止不動的之外，事實上，恆星都在移動。例如，太陽每2.2億年繞銀河系運行一週。比鄰星是目前距離太陽最近的恆星，距離約爲4.2光年，但也不是一直都是最近的恆星，未來也不會是最近的恆星。例如，七萬年前，一顆名爲“舒爾茨星”的紅矮星在距離太陽1.9光年的範圍內經過，剛好掠過奧爾特雲的外圍區域。
如果七萬年前有探索太空的人類活着，我們可能會搭上舒爾茨星的便車。今天，舒爾茨星距離我們22光年。
所以，隨着恆星的運動，定居點空缺未必永遠是空缺，定居的系統會來了又去，去了又來，生命會熱切地從這些地方涌入新的領地。基於此，卡羅爾-內倫巴克和賴特與羅切斯特大學的天體物理學家亞當·弗蘭克以及哥倫比亞大學的凱勒·沙爾夫共同開發了一種新的星際定居和擴張模型。
他們發現，一旦定居擴張前陣形成，所有後邊的無人定居的恆星系統也都會被佔領，但是由於定居點和文明的壽命很可能是有限的，星系不會同時被定居。總會有空缺，在數百萬年時間裡無人定居。這或許可以回答費米的問題：他們可能現在不在這裡，但很久之前——甚至在恐龍出現之前——他們可能在這裡。
我們究竟能不能證明這樣的場景呢？弗蘭克和蓋文·施密特以志留紀假設爲掩飾提出了這樣一個問題：外星人可能在數百萬年或數十億年前定居地球。地球的地質記錄遠談不上完整，風化和構造更替也會消除許多其他人曾經在地球上居住過的痕跡。任何留存的證據或許可以在深海沉積物中所含的同位素和化合物中找到。
弗蘭克和施密特並不是想說，數百萬或數十億年前，外星人真的在地球上生活過，只是我們並不能排除這樣的可能性。太陽系可能從那之後就一直處於空缺狀態，但可能在未來某一天重新成爲太空探索文明的定居點。
卡爾達肖夫文明的模式
卡羅爾-內倫巴克的模擬還可以告訴我們，其他星系中的星際文明可能的樣子。2014年到2015年，賴特發表了一系列論文，系列標題爲“窺探外星技術釋放的熱量”（簡稱“G-HAT”）。這是一項雄心勃勃的搜索，旨在在數百萬各個星系中尋找卡爾達肖夫III型文明。
卡爾達肖夫文明，指的是蘇聯天文學家尼古拉·卡爾達肖夫對技術文明提出的三大分類。卡爾達肖夫I型（K1）文明可以使用行星上所有可用的能量；卡爾達肖夫II型（K2）文明可以利用單個恆星的全部能量輸出，這通常被描述爲需要一個戴森羣（或戴森球），但不會是一個太陽能電池板收集恆星發出的所有光芒的固體物體；卡爾達肖夫III型（K3）文明將能夠收集和利用整個星系的能量輸出，通過周圍的戴森羣在每一個恆星之間自由旅行。
戴森羣或任何收集能量的東西存在一個問題，就是它們會變熱，因此必須將熱量輻射出去，否則它們就會融化。因此，雖然戴森羣可能會阻擋恆星的光芒，但我們可以通過其自身的熱紅外輻射來檢測到戴森羣的存在。一個K3文明可能會將其星系的所有光轉化爲熱紅外輻射。因此，賴特和他的同事準備通過仔細篩查來自NASA廣域紅外巡天探測器（WISE）任務的數據，以尋找具有異常過量紅外輻射的星系，來找到K3文明。
搜索結果一片空白。似乎壓根沒有什麼K3文明。但是，賴特提醒說，這並不能排除有的文明正在邁向K3文明。可能他們現在還只是K2.9或K2.8文明，他們已經在自己的星系中殖民了許多恆星，但還沒有遍佈所有的恆星。
卡羅爾-內倫巴克的計算機模擬讓我們得以瞭解亞K3文明可能的樣子。星系的中心已經完全被佔領，而大塊的螺旋盤可能還未被征服。一個在這種模式下紅外輻射過多的星系，可能會泄漏星際文明的存在。
等待
需要注意的問題依舊存在。對於任何有關假想外星人的模型，其中也涉及很多猜想、很多假設。傑森·賴特在討論卡羅爾-內倫巴克的計算機模擬時也承認了這一點。
他說：“當然，模擬做了很多假設。特別是這個特定的動畫是針對以特定頻率發射的具有特定範圍的飛船。”
如果一個文明可以建造飛得更快的宇宙飛船或技術有限不能走得更遠，那麼星際定居的速度就會相應地發生變化。如果可居住且可以定居的行星在星系中較少出現，這也會影響擴張的速度，因爲定居的恆星系統會更分散。
定居點和整個文明的壽命也起到了相當大的決定作用。該模型的缺點是，它只強調了等待恆星靠近我們，而不是我們主動接近恆星。然而，儘管我們可能會在不久的將來嘗試向最近的恆星啓動發射任務，但我們仍將不得不等待更長時間才能等到恆星靠近我們。歐洲航天局的蓋亞衛星測量了超過10億顆恆星的運動和位置。結果顯示，一顆名爲“格利澤710”的紅矮星將在130萬年後在2.3萬億千米（約16000個天文單位）的位置穿過奧爾特雲。
在接下來的500萬年裡，97顆恆星會進入太陽系的150萬億千米範圍內，16顆將到達60萬億千米（約6光年）範圍內。
我們無從知曉，130萬年後人類是否還存在。所以，如果我們想殖民銀河系，那麼除了搭乘恆星便車之外，我們還需要首先乘坐宇宙飛船前往離我們最近的恆星。
技術過時
卡羅爾-內倫巴克意識到，航天器技術與幸運恆星會合之間的平衡。爲此，他和他的團隊的下一步是研究航天器技術的變化（改進和降級）將如何影響星系擴張的模式。
卡羅爾-內倫巴克說：“隨着時間的流逝，你會獲得足夠先進的技術，讓你可以開始建立殖民系統，給你帶來競爭優勢。這會對技術產生選擇壓力，直至整個星系都被佔領，然後技術水平將回落到維持穩定狀態所需的水平。”
改進技術還可能導致“不斷過時假設”。該假設由俄亥俄航空航天研究所的馬克·米里斯提出。假設描述了技術如何快速改進，以至於第一批尋找恆星的探索者出發後幾個世紀甚至幾千年後，後來的探索者會超越第一批人，他們會發現他們的種族在他們到達時已經在目的地定居。
這一切對人類的未來有什麼意義呢？無論哪種方式，銀河系擴張都是非常困難的一件事。我們會是殖民星系的那些人，還是我們的機器人化身會替代我們？在銀河系定居無疑可以確保人類的長期存在。一旦在許多世界定居後，人類遭遇滅頂之災的可能性越低。在個別星球上，個別定居點可能會失敗，但其他定居點至少會堅持一陣子。在一個生存危機籠罩我們所有人的時代，殖民銀河系帶來的安全（不把所有雞蛋放在一個籃子裡）確實有一定的吸引力。
如果我們可以前往最近的恆星，我們可以讓恆星完成餘下的工作，然後，星系擴張拉開序幕。