天狼星存在地外文明?別鬧了,那裡根本沒有宜居帶

2021-01-08 騰訊網

在網上流傳一些關於天狼星人的傳說,說「他們"曾經來過地球,甚至有一些傳說裡,天狼星人向人類古文明(比如向古埃及人)傳授了先進科技和天文知識,事實果真如此嗎?

我只想問:傳授天文知識?望遠鏡呢?

我不知道有沒有天狼星人向古埃及人傳授過天文知識和先進科技,但我知道古埃及人在4000年前就從沙子裡提煉出了玻璃,然而直到400年前,義大利人才發明瞭望遠鏡,如果擁有來自天狼星的天文知識和先進科技,怎麼幾千年來連個望遠鏡都造不出來?傳授了天文知識卻不教會造望遠鏡,這好像不怎麼說得過去……

天狼星雙星系統

其實天狼星的環境根本不適合生物生存,天文觀測發現,夜空中最亮的恆星天狼星其實是一個雙星系統,我們看見的天狼星在天文學裡稱為天狼星A,是一顆擁有約2倍太陽質量的藍矮星,而它還有一顆約1倍太陽質量的伴星,這顆伴星是一顆質量與太陽相當的白矮星,天文學裡稱為天狼星B,天狼星B肉眼是看不見的,但它的質量一點也不小。

根據恆星模型,天狼星A的主序星生命周期約為17億年,雖然遠低於太陽的100億年。但是太陽系誕生幾億年內地球上就產生了原始生命,而地球誕生複雜生命以後也就幾億年就演化到今天這樣了,所以實在不能排除它能在十多億年的生命周期裡演化出高級文明。那麼我為什麼說它根本不適合生物生存呢?

難以存在的宜居帶

天狼星A的光度達到太陽光度的25.4倍,表面溫度高達9940K(太陽的表面溫度為5770K),其電磁輻射的峰值已經主要集中在紫外波段了。

對於地球生物來說,紫外線是相當危險的,特別是對於微生物(原始生物都只能是微生物),有直接殺滅的作用。不過紫外輻射可以通過特殊的大氣層應付,所以這方面問題不大,問題在於25.4倍於太陽的光度,如果考慮以地球接收到的太陽輻射作為參考,根據距離平方反比律,我們直接用光度倍數開根號可以得出其宜居帶大約在距離天狼星A 5個天文單位的位置上(跟木星到太陽的距離差不多)。也就是說,宜居帶還是有的?(此處的宜居帶距離以地球為參考)

然而前面說了天狼星還有一顆伴星——天狼星B,它與天狼星A的平均距離只有20個天文單位,這相當於天王星到太陽的平均距離(天王星到太陽的平均距離為19.2個天文單位)。對於兩個質量如此之大的天體,這個距離可以說是非常接近了。

雖然非常近,但根據前面計算,天狼星A的宜居帶有5個天文單位,所以似乎看起來還行。

然而,天狼星A和天狼星B的軌道偏心率極高,達到0.59,我沒有查到天狼星A與天狼星B的最近點距離,但根據已知數據我們其實就可以手算這個距離。按照平均軌道半徑20個天文單位計算,根據偏心率與軌道半徑的對應關係,列一個二元一次方程組就能計算得到其最近點(即近星點)和最遠點(即遠星點)的距離。

設天狼星A和天狼星B的遠星點為x,近星點為y,代入平均距離20(天文單位)和軌道偏心率0.59,得到以下方程組:

(x+y)/2=20

(x-y)/2/20=0.59

解上面方程組,得到天狼星A和天狼星B的軌道近星點為8.2個天文單位,遠星點為31.8個天文單位。如果天狼星A的宜居帶上有一顆行星,軌道接近正圓,軌道平面接近天狼星A和天狼星B的軌道平面,則在公轉過程中行星距離天狼星B的最近點為3.2個天文單位,比距離天狼星A還近。而利用萬有引力公式,根據天狼星A和天狼星B的質量和離行星的最近點距離,可以計算得到在天狼星B到達離天狼星A和行星的最近點時,其對行星的引力將達到天狼星A對行星引力的1.2倍,行星直接不就被天狼星B帶跑了?……事實上由於行星與天狼星B存在相對速度,這個相對速度會導致天狼星B無法對其俘獲,所以它不會馬上切換為繞天狼星B公轉的軌道,但這將導致行星的軌道產生極大的擾動,導致軌道出現嚴重偏心,這使該雙星系統內,行星根本不可能擁有穩定的軌道,自然也就無法產生生命了。

那麼假如天狼星A宜居帶內的行星軌道並非接近天狼星A與天狼星B的軌道平面,而是與之垂直呢?

然而並沒有用,根據天狼星A的質量和5個天文單位的行星軌道半徑,我們可以通過環繞速度公式(v=√(GM/r))計算出該行星的公轉周期,約為7.9年。

而根據資料,天狼星A與天狼星B的繞轉周期約為50年,當以天狼星A作為參照,由於行星軌道面與天狼星B繞天狼星A的軌道互相垂直,行星將在天狼星B的軌道面上將有兩個近交點,這意味著它們最長不超過400年就會同時經過同一個近交點,這同樣會產生引力擾動導致行星軌道傾斜,軌道傾角的變化也會導致軌道偏心率增加。偏心率增加有兩種結果,一種是近星點脫離宜居帶,另一種是遠星點時被天狼星B俘獲。無論如何,天狼星A的行星都不可能宜居。

既然天狼星A沒有宜居帶,那天狼星B有嗎?很遺憾,同樣沒有。

天狼星B是一顆質量達到1個太陽質量的白矮星,溫度高達25000K,但由於體積小,光度只有太陽的0.026倍,也就是它的宜居帶大約距離只有0.16個天文單位。這樣到時不會有被天狼星A帶跑的風險,然而這顆白矮星大約在1.2年前還是一顆擁有約5倍太陽質量的主序星……

利用近似的光度計算公式得到其光度大約是400倍太陽光度,這意味著其宜居帶達到20個天文單位,這顯然已經超出達到目前與天狼星A的平均距離了……這非但它自己不可能由宜居帶,直接把天狼星A的宜居帶也滅了……

其實天狼星雙星系統是一個非常年輕的雙星系統,它們誕生至今大約只有2.3億年,這時間顯然是無法產生高等生命的,更別說先進文明了。天狼星A的主序星生命周期大約還有十多億年,但很顯然它已不是一顆適合生命誕生的主恆星了。

我們的家園

我們地球人很幸運,我們擁有一顆生命周期很長的主恆星,我們很幸運這顆主恆星很可能是一顆單恆星,我們擁有漫長穩定的演化周期,我們剛好處在這顆恆星的宜居帶上,我們在這顆星球上創造了燦爛的文明。

我們希望地球文明可以延續,可以延續到能實現星際航行的時代,到那時,人會說:

宇宙那麼大,我想去看看……

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