太陽系的邊緣令人困惑,科學家懷疑遠古太陽系與想像中的完全不同

2020-12-16 騰訊網

我們都知道,太陽系是一個以太陽為中心的單恆星系統,地球、月球以及太陽系內的所有天體都在太陽的引力下乖乖地圍繞著太陽運行,所以我們通常都會想當然地認為,宇宙中的恆星系統都應該是像太陽系這種樣子,然而實際情況上卻不是這樣。

在過去的天文觀測工作中,科學家們驚訝地發現,在銀河系之中,像我們太陽系這樣的單恆星系統其實並不多見,而更多的恆星系統則是以雙星甚至是多星系統的形式存在,比如說距離我們最近的恆星系統——半人馬座α星就是一個三合星系統,它由A、B、C三顆恆星組成(註:半人馬座α星C就是我們熟悉的比鄰星)。

因此我們有理由懷疑,在遙遠的過去,是不是太陽還有個「孿生姐妹」?事實上,科學家們也提過不少像這樣的假設,其中最有名的應該是「復仇女神假說」了。

該假說認為,太陽擁有一顆被稱為「復仇女神」的伴星,傳說這顆恆星大約每2700萬年回歸一次,當它離太陽較近的時候,其引力就會讓太陽系中的眾多小天體(如小行星、彗星等)偏離正常運行軌道,導致地球遭受小天體撞擊的概率大幅提高,從而造成地球上出現周期性的物種大滅絕事件。

有意思的是,近日一個來自哈佛大學的研究團隊的研究成果表明,由於太陽系的邊緣令人困惑,科學家懷疑遠古太陽系與想像中的完全不同,在那個時候,太陽系裡可能存在著兩顆恆星,我們先來了解一下。

在太陽系的邊緣,有一個主要由冰質彗星構成的空心球體雲團,這被稱為奧爾特雲,這個結構包圍著整個太陽系,根據現有的觀測數據估算,奧爾特雲半徑大約為1光年,至少包含了1000億顆彗星,其總質量大約為地球的100倍。該團隊的天體物理學家阿維.洛布(Avi Loeb)指出,這是一個令人困惑的質量範圍,為什麼這麼說呢?我們需要先來看看太陽系是怎麼形成的。

根據科學界的主流觀點,太陽系形成於一片跨度為好幾光年的原始星雲,在大約46億年前的某一天,這片星雲因為受到了某種外力的擾動而發生了坍塌,並在隨後的物質吸積和凝聚過程首先演化出了太陽,而餘下的物質則逐漸演化成了現在太陽系中的各種天體。

由此可見,形成奧爾特雲的物質來源只有兩種途徑,一種是來自於在太陽的形成過程中拋灑出去的,另一種則是來自於由太陽引力捕獲到的星際物質。

現在的問題是,該團隊的研究人員在利用電腦程式對奧爾特雲形成過程進行了全面模擬之後,發現如果遠古太陽系只誕生了太陽這一顆恆星,那麼奧爾特雲的天體數量理論值就應該要小得多,大概只能是現在的50分之1的樣子。簡單地講就是,以太陽的實力,根本就無法形成規模如此龐大的奧爾特雲。

對於這個令人困惑的現象,科學家提出了一個大膽的推測,即在遠古太陽系中,太陽曾經擁有一顆與自己非常相似的伴星。計算機模擬程序顯示,如果太陽的這個「孿生姐妹」位於距離太陽1000個天文單位的位置上,那麼這兩顆恆星的集體引力就能夠捕獲到大量的星際物質,足以形成比現在還大得多的奧爾特雲。

科學家推測,在太陽系形成之後不久,太陽與自己的「孿生姐妹」就在某種外力的幹擾下分道揚鑣了(這個「外力」有可能是一個質量巨大的天體),而就在它們分開的時候,這顆伴星還帶走了遠古太陽系的一部分天體,其中也包括一部分奧爾特雲中的天體,而其餘的部分,則演化成了現在的太陽系。

那麼問題就來了,如果太陽真的還有個「孿生姐妹」,那麼這顆恆星會不會就是傳說中的「復仇女神」呢?答案應該是否定的,原因有二,其一是根據「復仇女神假說」,這顆伴星應該一顆比太陽小得多的恆星,而該團隊所假設的恆星卻與太陽的大小差不多。

其二是在過去的日子裡,天文學家曾經進行了一次名為「2微米全天巡天」的計劃,該調查對四年中三個紅外波長的天空進行了研究,發現了173顆在太陽系附近「遊蕩」的褐矮星,但並沒有一個「復仇女神」的特徵,這就意味著,傳說中的「復仇女神」很可能是不存在的。

因此可以說,如果太陽的這個「孿生姐妹」真的存在的話,那麼在經過了幾十億年的變遷以後,這顆恆星現在早已不知道跑到什麼地方去了。

好了,今天我們就先講到這裡,歡迎大家關注我們,我們下次再見`

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