一項最新模擬結果令太陽起源再度成謎

晨 風

據(jù)美國國家地理網站報道，近期利用最新的3D電腦技術進行的一項模擬結果給了天文學家們當頭一棒，讓有關我們太陽系起源最有希望的理論突然之間變得搖搖欲墜。太陽系究竟起源于何方？這個問題再次成為一個難解的謎團。

一般認為像太陽這樣的恒星是和其他恒星一起形成的。這些恒星一起形成的星團或星群或逐漸擴散開去，此時恒星之間的距離會隨之增大，但是也有一些恒星之間的距離反而變得更加接近。而很顯然的，我們的太陽是單個的恒星，因此天文學家們推測太陽的起源有兩種可能：要么是形成于星群之中，之后被踢了出去；要么是它在大約45億年前和它最初的伙伴們逐漸因自然擴散而分離了。

梅西耶67（M67）是一個直徑約100光年的星團，天文學家們研究之后認為這里正是當年太陽誕生的地方。這個星團中的恒星不但在大小、溫度和化學成分等方面和太陽非常相似，并且它離開太陽的距離相對而言也不遠，僅有約2900光年。

然而針對這一星團的最新研究結果卻顯示，有關太陽起源于M67星團的說法可能是站不住腳的。計算機模擬顯示，如果要想把太陽這樣一顆恒星“踢出去”，并運動到今天所處的位置上，這一星團中必須至少有2～3顆大質量恒星排成一個恰到好處的角度，構成一個巨大的星際彈弓，但是這樣的情況極其罕見。

即便不考慮這樣的情況的出現(xiàn)是多么罕見，即使真的出現(xiàn)了，這種強大的彈射力量也將讓圍繞著太陽的原始行星系分崩離析而絕無可能保留下來。芭芭拉·皮切多（Barbara Pichardo）是墨西哥國立自治大學的天體物理學家，她說：“當發(fā)生這種引力不穩(wěn)定事件，行星盤將會蒸發(fā)，既有的行星將獲得能量并被彈射出去?！?/p>

宇宙“爆米花”

分布在我們銀河系中的2000～4000億顆恒星，究其根本，均起源于早已爆發(fā)毀滅的遠古恒星留下的原始材料——塵埃和氣體云以及其中豐富的化學元素。當這些云團在重力作用下自然塌縮，恒星便可能形成。在這些大批量形成的恒星中，那些具有基本相同或相似化學成分的恒星一般而言傾向于形成于同一時期的同一片云團區(qū)域。皮切多說：“這就像是爆米花。你加熱良久，然后聽見‘呯！呯！呯！’的聲音，恒星誕生了！”

為了尋找太陽當年的孿生兄弟姐妹，天文學家們使用光譜分析法，對恒星發(fā)出的光進行分析，這樣可以了解其年齡和化學成分，并將此數(shù)據(jù)與太陽的情況進行對比。到目前為止，天文學家們在相對接近太陽的周圍空間只找到了兩顆可能的候選恒星——天文學家們在所有可能的候選恒星數(shù)據(jù)庫中進行檢索，最終在距離太陽325光年的距離內鎖定兩顆符合條件的恒星。

根據(jù)數(shù)據(jù)庫檢索結果，距離最近，并且包含類太陽恒星的星團是M67。

不過這一星團距離似乎顯得太過遙遠，并且其年齡也相對年輕了些。但一開始天文學家們并未將此視作一個非常嚴重的問題。因此皮切多和她的同事們開展了一項歷時一年的3D計算機模擬實驗，以期獲得新的證據(jù)來證明太陽起源于這一星團的結論。

排除原有星團理論

此項模擬結果給出了詳細的銀河系模型，其旋臂結構甚至銀暈和神秘的暗物質結構。在模擬中小組還考慮了M67和太陽本身所顯示出了上下震蕩運動——這是所有圍繞銀心運行的天體都顯示出的運動形式，其原因是由于和周遭其他天體之間存在的相互引力作用。研究小組的目標清晰：那就是重現(xiàn)過去45億年間太陽走過的歷程，重現(xiàn)當年M67和太陽之間的相互作用。

皮切多說：“我們以為自己可以觀察到M67和太陽存在于同一位置的時刻，但是我們并未觀察到這樣的現(xiàn)象?！标P鍵的一點在于：太陽目前正以大約每小時10.8萬公里的速度遠離M67星團。皮切多和她的小組進行的模擬結果顯示，在恰當?shù)臅r間，在恰當?shù)牡攸c，太陽曾經被M67彈射的幾率是非常非常不可能的。如果要達成這樣一次彈射，太陽的運動速度應當達到每小時20.9萬公里，這將難以確保太陽系的安然無恙。

皮切多說：“在這一速度值下，如果行星沒有被彈射出去，至少它們的軌道將會受到嚴重擾動而無法保持近圓形。而軌道的近圓形正是地球成為宜居行星的條件之一，也是為什么我們能夠生存于此的條件之一?！比绻厍虻能壍榔穆时痊F(xiàn)在大得多，也就是說變得更加“扁”的話，當?shù)厍蚪咏拯c時溫度就會太高，而當接近遠日點時溫度又會太低，從而無法確保生命的生存。

天體物理學家侏里奧·納瓦羅（Julio Navarro）來自加拿大維多利亞大學，他本人并未參與此項研究，他評價說：“這項研究讓我們對M67作為太陽起源地的理論產生懷疑?！迸c此同時，盡管納瓦羅認為確實需要進行更多的模擬實驗來獲得確鑿的數(shù)據(jù)，但是他同時也指出這項最新的工作對于現(xiàn)有理論體系已經顯示了巨大的殺傷力。

只要對太陽和M67星團的運動情況進行詳細調查就能得到重要結果，因為一般而言，恒星被從星團中彈射出去以后將一直保持其最初的運動狀態(tài)，和將它彈射出去的星團的運動狀態(tài)保持一致。納瓦羅指出：“M67的垂向運動比太陽要大5倍。這是一個嚴重的問題，M67的運動顯然太過激烈了。”他說：“這樣的情況下，你很難讓人相信太陽怎么可能起源于這樣一個星團之中?！?/p>

搜尋更多類太陽恒星

隨著M67作為太陽最初起源地的理論被掃進垃圾堆，現(xiàn)在天文學家們還剩下幾種不同的方案可供選擇。其中一種理論認為太陽當年誕生的星群后來已經完全擴散消失而無跡可尋了。另一種理論則認為太陽起源于更加靠近銀河系中心的位置，只是后來才向外側遷移的，因為在更靠近銀心的位置似乎存在較多的類太陽恒星。

然而，要想判定任何一種理論假說的真?zhèn)?，天文學家們仍需要更多更詳細的恒星星表和化學組分信息。瑞典烏普薩拉大學恒星物理學家本哥特·古斯塔森（Bengt Gustafsson）說：“你可以開始進行系統(tǒng)性的搜尋工作，找出太陽當年的孿生兄妹。一旦你真的找到了它們，你或許就可以確定它們的起源?！?/p>

目前人類最詳細最全面的星表是上世紀90年代由歐空局（ESA）發(fā)射的“伊巴谷”衛(wèi)星獲取的，包括恒星的位置以及化學組成等信息。歐空局正準備在明年發(fā)射一顆更加先進的測量衛(wèi)星 “蓋亞”（Gaia），它將記錄并編制一份包含數(shù)十億顆恒星信息的迄今最全面的星表，其中約4000萬顆恒星位于距離地球1000光年的范圍之內，這一距離足夠靠近，天文學家們將有能力測量出它們的化學組成信息。

加拿大維多利亞大學的納瓦羅說：“不幸的是，我們至少還需要等上5年才能獲得蓋亞衛(wèi)星的星表數(shù)據(jù)。但是從原則上來說，我們應當去努力搜尋更多的類太陽恒星，并在此過程中逐漸逼近我們所追尋問題的答案。”