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太陽系「偷盜史」:45億年前曾偷盜另一恆星系統的彗星

6月
05
2019

2019年6月05日14時 光明網

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當兩個年輕恆星系統狹路相逢,會發生什麼?答案是「偷盜」。根據蘇黎世大學進行的一項新研究,45億年前我們的太陽系曾經「盜取」另一個恆星系統的彗星。研究指出兩顆年輕恆星系統相遇時,環繞它們的物質盤交織在一起,較小恆星系統的外側星子——多岩或者多冰物質團——被另一個系統的引力嚴重干擾,某些星子被強行轉移到這個系統。

已知第一個造訪太陽系的星際天體Oumuamua的軌道。2017年晚些時候,這顆天體不請自來,環繞太陽運行一段時間後又不辭而別。研究發現,2018年5月Oumuamua越過木星軌道,2019年1月越過土星軌道,2022年將越過海王星軌道

蘇黎世大學的湯姆·漢德斯及其同事進行的一項新研究發現,45億年前我們的太陽系曾經「偷盜」另一個恆星系統的彗星。星際訪客Oumuamua可能就以這種方式被最初所在的恆星系統驅逐。根據這項新研究,銀河系可能存在大量類似Oumuamua這樣自由漂移的天體。

YouTube網站出現一段非常有趣的視頻,展示兩個年輕恆星系統相遇後的景象。狹路相逢時,兩個恆星系統仍被星子盤環繞——星子是形成行星的構件。這段視頻立基於最近的電腦模擬以及蘇黎世大學天體物理學家進行的一項新研究,揭示我們的太陽系如何在45億年前偷盜另一個恆星系統的彗星。

年輕恆星HD 141943和HD191089的碎片盤,含有大量星子。宇宙中的塵團聚集在一起,形成顆粒,顆粒變成礫石,礫石變成球再變成星子,星子最終發育成行星

包括太陽在內,恆星往往「扎堆」出生。我們的太陽據信擁有大約45億年歷史。孕育太陽的氣體和塵埃雲同時也孕育了它的姊妹恆星。蘇黎世大學進行的新研究指出,當兩個年輕的恆星系統相遇,環繞它們的物質盤交織在一起。較小恆星系統的外側星子——多岩或者多冰物質團——被另一個質量較高的姊妹星系的系統引力嚴重干擾,某些星子被強行轉移到這個系統。換句話說,被這個恆星系統「盜取」。

研究領導人漢德斯表示某些星子徹底告別兩個恆星系統。他說:「這種相遇會驅逐一些星子,讓它們變成類似Oumuamua那樣的天體。最近,Oumuamua這個小個子星際訪客闖入我們的太陽系。在一個相對較短的時間尺度內,這種環境所能產生的Oumuamua型自由漂移天體的數量讓我感到吃驚。」

星際訪客Oumuamua藝術概念圖,外形好似一根雪茄

在天文研究領域,Oumuamua已成為一個耳熟能詳的名字。2017年,天文學家發現了這個闖入太陽系的星際訪客,隨後對它的飛行軌跡進行追蹤。據信,銀河系存在大量自由漂移的天體,但Oumuamua是迄今為止已知唯一一顆造訪太陽系的星際訪客。它並不依附於太陽或者其它任何恆星。

Oumuamua在夏威夷語中意為「首先到來的遠方信使」。天文學家並不知道這顆天體來自何方。2017年10月被發現蹤跡後,Oumuamua登上各大媒體的頭版頭條。科學家提出了很多理論,解釋它的源頭,甚至有科學家認為它是一艘外星飛船。提到這項新研究,漢德斯和他的同事在聲明中表示:「很明顯,自由漂移的星子、彗星和小行星應該普遍存在於銀河系。」

哈佛-史密森尼天體物理學中心的天文學家認為星際訪客Oumuamua可能是外星文明的一個巨型光帆

蘇黎世大學的研究人員利用大型電腦模擬解釋Oumuamua型天體如何踏上它們的流浪之旅。他們通過計算揭示多顆年輕恆星在一個星團內誕生後可能出現的情況。跟45億年前,太陽與它的姊妹恆星誕生於同一個星團的情況類似。

在恆星仍處在幼年時期時,絕大多數星子——行星構件——最終會演化成行星、彗星和小行星,但並非所有星子都是這種情況。漢德斯指出與其它恆星系統進行親密接觸會對行星自身系統產生深遠影響。「我吃驚地發現,年輕恆星可以如此輕鬆地盜取兄弟姐妹的物質。」

太陽系主要天體與太陽之間的距離,其中包括奧爾特雲(OortCloud)。地球距太陽一個天文單位,約合1.5億公里。海王星距太陽大約30個天文單位,是太陽系內距太陽最遠的行星。奧爾特雲與太陽的距離在1000到10萬個天文單位之間

即使到了今天,太陽系可能仍存在幼年時從其它恆星系統盜取的彗星。但漢德斯指出:「即便現在的太陽系仍存在其它恆星系統的天體,數量也不會很多。我們能夠推斷出這些天體的怪異軌道,而後根據這些軌道探測到它們的蹤跡。」

基於太陽系外側小型天體的怪異軌道排列,一些科學家認為太陽系存在第九行星。現在,第九行星搜尋工作正處在進行時。漢德斯表示他的研究與這項努力具有相關性。他的研究發現表明尚未被發現的第九行星並不是觀測到的怪異軌道排列的唯一解釋。「太陽系內的天體如何擁有怪異的軌道?在思考這個問題時,人們應該讓腦洞大開。」

一顆柯伊伯帶天體的藝術概念圖。柯伊伯帶處在太陽系外側,距太陽大約40億英里(約合64億公里)。2015年中期掠過冥王星後,美國宇航局的「新地平線」號飛船朝著柯伊伯帶天體進發

漢德斯指出:「這是我們第一次意識到集群環境如何影響柯伊伯帶或者系外行星系統的類似結構。」40年前,就不斷有天文學家指出奧爾特雲內的一些彗星可能是「過往恆星」的「棄子」。在被母星遺棄後,這些彗星來到了太陽系。

漢德斯等人的研究並不僅限於奧爾特雲內的彗星,同時也涵蓋柯伊伯帶天體。柯伊伯帶也處在太陽系外側,與太陽的距離比奧爾特雲近。無論是奧爾特雲還是柯伊伯帶,都一定受到45億年前太陽與另一顆恆星親密接觸的影響。長久以來,科學家便討論這場遭遇。現在,漢德斯率領他的團隊進行了模擬,為我們展示這場「親密接觸」的具體形象。

翻譯:牛樹軍

編輯:Velvet

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