晨 風(fēng)
據(jù)美國(guó)國(guó)家地理網(wǎng)站報(bào)道,近期利用最新的3D電腦技術(shù)進(jìn)行的一項(xiàng)模擬結(jié)果給了天文學(xué)家們當(dāng)頭一棒,讓有關(guān)我們太陽(yáng)系起源最有希望的理論突然之間變得搖搖欲墜。太陽(yáng)系究竟起源于何方?這個(gè)問題再次成為一個(gè)難解的謎團(tuán)。
一般認(rèn)為像太陽(yáng)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(tuán)或星群或逐漸擴(kuò)散開去,此時(shí)恒星之間的距離會(huì)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(yáng)是單個(gè)的恒星,因此天文學(xué)家們推測(cè)太陽(yáng)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(kuò)散而分離了。
梅西耶67(M67)是一個(gè)直徑約100光年的星團(tuán),天文學(xué)家們研究之后認(rèn)為這里正是當(dāng)年太陽(yáng)誕生的地方。這個(gè)星團(tuán)中的恒星不但在大小、溫度和化學(xué)成分等方面和太陽(yáng)非常相似,并且它離開太陽(yáng)的距離相對(duì)而言也不遠(yuǎn),僅有約2900光年。
然而針對(duì)這一星團(tuán)的最新研究結(jié)果卻顯示,有關(guān)太陽(yáng)起源于M67星團(tuán)的說法可能是站不住腳的。計(jì)算機(jī)模擬顯示,如果要想把太陽(yáng)這樣一顆恒星“踢出去”,并運(yùn)動(dòng)到今天所處的位置上,這一星團(tuán)中必須至少有2~3顆大質(zhì)量恒星排成一個(gè)恰到好處的角度,構(gòu)成一個(gè)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(qiáng)大的彈射力量也將讓圍繞著太陽(yáng)的原始行星系分崩離析而絕無(wú)可能保留下來(lái)。芭芭拉·皮切多(Barbara Pichardo)是墨西哥國(guó)立自治大學(xué)的天體物理學(xué)家,她說:“當(dāng)發(fā)生這種引力不穩(wěn)定事件,行星盤將會(huì)蒸發(fā),既有的行星將獲得能量并被彈射出去?!?/p>
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(yuǎn)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(xué)元素。當(dāng)這些云團(tuán)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(xué)成分的恒星一般而言傾向于形成于同一時(shí)期的同一片云團(tuán)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(yáng)當(dāng)年的孿生兄弟姐妹,天文學(xué)家們使用光譜分析法,對(duì)恒星發(fā)出的光進(jìn)行分析,這樣可以了解其年齡和化學(xué)成分,并將此數(shù)據(jù)與太陽(yáng)的情況進(jìn)行對(duì)比。到目前為止,天文學(xué)家們?cè)谙鄬?duì)接近太陽(yáng)的周圍空間只找到了兩顆可能的候選恒星——天文學(xué)家們?cè)谒锌赡艿暮蜻x恒星數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行檢索,最終在距離太陽(yáng)325光年的距離內(nèi)鎖定兩顆符合條件的恒星。
根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)檢索結(jié)果,距離最近,并且包含類太陽(yáng)恒星的星團(tuán)是M67。
不過這一星團(tuán)距離似乎顯得太過遙遠(yuǎn),并且其年齡也相對(duì)年輕了些。但一開始天文學(xué)家們并未將此視作一個(gè)非常嚴(yán)重的問題。因此皮切多和她的同事們開展了一項(xiàng)歷時(shí)一年的3D計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn),以期獲得新的證據(jù)來(lái)證明太陽(yáng)起源于這一星團(tuán)的結(jié)論。
此項(xiàng)模擬結(jié)果給出了詳細(xì)的銀河系模型,其旋臂結(jié)構(gòu)甚至銀暈和神秘的暗物質(zhì)結(jié)構(gòu)。在模擬中小組還考慮了M67和太陽(yáng)本身所顯示出了上下震蕩運(yùn)動(dòng)——這是所有圍繞銀心運(yùn)行的天體都顯示出的運(yùn)動(dòng)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(biāo)清晰:那就是重現(xiàn)過去45億年間太陽(yáng)走過的歷程,重現(xiàn)當(dāng)年M67和太陽(yáng)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(yáng)存在于同一位置的時(shí)刻,但是我們并未觀察到這樣的現(xiàn)象。”關(guān)鍵的一點(diǎn)在于:太陽(yáng)目前正以大約每小時(shí)10.8萬(wàn)公里的速度遠(yuǎn)離M67星團(tuán)。皮切多和她的小組進(jìn)行的模擬結(jié)果顯示,在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間,在恰當(dāng)?shù)牡攸c(diǎn),太陽(yáng)曾經(jīng)被M67彈射的幾率是非常非常不可能的。如果要達(dá)成這樣一次彈射,太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)速度應(yīng)當(dāng)達(dá)到每小時(shí)20.9萬(wàn)公里,這將難以確保太陽(yáng)系的安然無(wú)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(huì)受到嚴(yán)重?cái)_動(dòng)而無(wú)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(dāng)?shù)厍蚪咏拯c(diǎn)時(shí)溫度就會(huì)太高,而當(dāng)接近遠(yuǎn)日點(diǎn)時(shí)溫度又會(huì)太低,從而無(wú)法確保生命的生存。
天體物理學(xué)家侏里奧·納瓦羅(Julio Navarro)來(lái)自加拿大維多利亞大學(xué),他本人并未參與此項(xiàng)研究,他評(píng)價(jià)說:“這項(xiàng)研究讓我們對(duì)M67作為太陽(yáng)起源地的理論產(chǎn)生懷疑?!迸c此同時(shí),盡管納瓦羅認(rèn)為確實(shí)需要進(jìn)行更多的模擬實(shí)驗(yàn)來(lái)獲得確鑿的數(shù)據(jù),但是他同時(shí)也指出這項(xiàng)最新的工作對(duì)于現(xiàn)有理論體系已經(jīng)顯示了巨大的殺傷力。
只要對(duì)太陽(yáng)和M67星團(tuán)的運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查就能得到重要結(jié)果,因?yàn)橐话愣?,恒星被從星團(tuán)中彈射出去以后將一直保持其最初的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),和將它彈射出去的星團(tuán)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)保持一致。納瓦羅指出:“M67的垂向運(yùn)動(dòng)比太陽(yáng)要大5倍。這是一個(gè)嚴(yán)重的問題,M67的運(yùn)動(dòng)顯然太過激烈了。”他說:“這樣的情況下,你很難讓人相信太陽(yáng)怎么可能起源于這樣一個(gè)星團(tuán)之中?!?/p>
隨著M67作為太陽(yáng)最初起源地的理論被掃進(jìn)垃圾堆,現(xiàn)在天文學(xué)家們還剩下幾種不同的方案可供選擇。其中一種理論認(rèn)為太陽(yáng)當(dāng)年誕生的星群后來(lái)已經(jīng)完全擴(kuò)散消失而無(wú)跡可尋了。另一種理論則認(rèn)為太陽(yáng)起源于更加靠近銀河系中心的位置,只是后來(lái)才向外側(cè)遷移的,因?yàn)樵诟拷y心的位置似乎存在較多的類太陽(yáng)恒星。
然而,要想判定任何一種理論假說的真?zhèn)?,天文學(xué)家們?nèi)孕枰喔敿?xì)的恒星星表和化學(xué)組分信息。瑞典烏普薩拉大學(xué)恒星物理學(xué)家本哥特·古斯塔森(Bengt Gustafsson)說:“你可以開始進(jìn)行系統(tǒng)性的搜尋工作,找出太陽(yáng)當(dāng)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(xì)最全面的星表是上世紀(jì)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(xué)組成等信息。歐空局正準(zhǔn)備在明年發(fā)射一顆更加先進(jìn)的測(cè)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(wàn)顆恒星位于距離地球1000光年的范圍之內(nèi),這一距離足夠靠近,天文學(xué)家們將有能力測(cè)量出它們的化學(xué)組成信息。
加拿大維多利亞大學(xué)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(lái)說,我們應(yīng)當(dāng)去努力搜尋更多的類太陽(yáng)恒星,并在此過程中逐漸逼近我們所追尋問題的答案。”