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獵戶(hù)座的混亂“三體世界”

2020-12-24 10:47北辰
科學(xué)24小時(shí) 2021年1期
關(guān)鍵詞:獵戶(hù)座天文學(xué)家塵埃

北辰

3顆恒星的星系

太陽(yáng)是一顆孤獨(dú)的恒星,在它身旁的4光年之內(nèi)都找不到其他的恒星,只有很多行星在同一個(gè)平面上運(yùn)行。其實(shí),太陽(yáng)是宇宙中的一個(gè)特例,現(xiàn)在大家都知道宇宙中多數(shù)恒星都是成雙成對(duì)出現(xiàn)的,被稱(chēng)為“雙星”。但也存在3顆恒星一起出現(xiàn)的現(xiàn)象,例如天文學(xué)家在獵戶(hù)座就發(fā)現(xiàn)了一個(gè)距離我們1300光年的三星系統(tǒng)——“獵戶(hù)座GW”。

雖然三星系統(tǒng)絕對(duì)是不穩(wěn)定的,但也可求得暫時(shí)的穩(wěn)定,這種情況就是其中的2顆恒星靠得很近,相互圍繞著雙方的引力中心運(yùn)行,這樣它倆就相當(dāng)于一顆恒星。而第3顆恒星就相當(dāng)于行星,在橢圓形軌道的長(zhǎng)軸上慢慢地向前奔跑;當(dāng)它到達(dá)短軸的時(shí)候,就會(huì)加快速度,迅速折返,開(kāi)始在2顆恒星的另一邊往回奔跑。

其實(shí)在宇宙中,三星系統(tǒng)并不令人意外,因?yàn)檫€有四星,甚至六星組合在一起的聚星系統(tǒng)。這些聚星系統(tǒng)的運(yùn)行模式大多是兩兩組成一個(gè)集團(tuán),多余的一顆在遠(yuǎn)處環(huán)繞它們運(yùn)行,也能形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。

但是“獵戶(hù)座GW”這個(gè)三星系統(tǒng)有些特別,除了這個(gè)三星系統(tǒng)外,天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)還存在一顆行星。也就是說(shuō),這顆行星是3顆恒星共同的行星,這是一顆四合星系統(tǒng),它們之間都存在著引力關(guān)系。

內(nèi)外3個(gè)塵埃環(huán)

每一顆恒星在形成的時(shí)候,都是由中心的一個(gè)質(zhì)點(diǎn)逐漸凝聚,就像滾雪球那樣越變?cè)酱螅敝磷詈笠l(fā)核聚變,發(fā)出光芒,成為恒星。但是,恒星不能把周邊的塵埃物質(zhì)都盡數(shù)吸收,還有一些殘留的塵埃會(huì)環(huán)繞著它運(yùn)行,在它的外側(cè)形成一個(gè)塵埃環(huán)。

圍繞著恒星的塵埃環(huán)就是一個(gè)又扁又寬的大圓圈,延展到距離很遠(yuǎn)的地方環(huán)繞著恒星運(yùn)行。這3顆恒星有3個(gè)共同的環(huán),呈現(xiàn)出斷斷續(xù)續(xù)的不相聯(lián)狀態(tài)。同時(shí),天文學(xué)家還發(fā)現(xiàn),外側(cè)的2個(gè)環(huán)是錯(cuò)位和破裂的。如果要描繪它的外形,那么我們就可以將它比喻成一個(gè)籃球框,就這樣將3顆恒星包裹了起來(lái)。

為此,科學(xué)家們認(rèn)為,這種奇怪的結(jié)構(gòu)可能并不是由于外環(huán)發(fā)生了扭曲,而是內(nèi)環(huán)和外環(huán)不在同一個(gè)平面內(nèi)且存在很大的夾角造成的。如果從星系內(nèi)部往外看,那么就會(huì)發(fā)現(xiàn)正是由于內(nèi)環(huán)發(fā)生了周期性的擺動(dòng),遮擋住了外環(huán)的光芒。

世界上最大、最昂貴的地面望遠(yuǎn)鏡——阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列(ALMA)拍攝的照片也顯示,這里確實(shí)存在有3個(gè)環(huán)?!矮C戶(hù)座GW”三星系統(tǒng)最外側(cè)的塵埃環(huán)距離中心約340個(gè)天文單位,質(zhì)量相當(dāng)于245個(gè)地球,算得上是質(zhì)量最大的行星盤(pán)。相對(duì)而言,內(nèi)環(huán)的質(zhì)量并不大,僅僅相當(dāng)于30個(gè)地球,距離中心46個(gè)天文單位。

即將崩潰的系統(tǒng)

“獵戶(hù)座GW”三星系統(tǒng)是2008年發(fā)現(xiàn)的,天文學(xué)家利用各種設(shè)備觀(guān)測(cè)了11年。除了觀(guān)測(cè)到內(nèi)環(huán)遮擋外環(huán)的現(xiàn)象外,天文學(xué)家還得出一個(gè)結(jié)論:這里可能還存在著1顆行星。

這顆被隱藏了的行星就存在于內(nèi)環(huán)與外環(huán)的環(huán)縫內(nèi)。它原本就是環(huán)內(nèi)的塵埃,隨著內(nèi)外環(huán)一起圍繞著3顆恒星運(yùn)行。之后,它聚集起環(huán)內(nèi)的塵埃并形成一顆行星胚胎,大概處在“獵戶(hù)座GW”三星系統(tǒng)引力中心46個(gè)天文單位的地方。正是由于該行星的存在,才導(dǎo)致塵埃環(huán)的斷裂。天文學(xué)家由此推測(cè),在第二個(gè)和第三個(gè)環(huán)之間應(yīng)該還會(huì)有一顆未成形的行星。

如果站在這顆隱身的行星上仰望,天空中會(huì)出現(xiàn)2個(gè)太陽(yáng),甚至也許還會(huì)出現(xiàn)第3個(gè)太陽(yáng),這第3個(gè)太陽(yáng)還有可能出現(xiàn)在黑夜里,成為月亮。天空中的塵埃環(huán)不僅是破碎的,而且它遮蔽了其他的恒星,讓這個(gè)星球的天空顯得污濁不堪,這是一個(gè)混亂的世界。

也許天文學(xué)家再也不需要觀(guān)測(cè)“獵戶(hù)座GW”了,因?yàn)樗痪煤缶蜁?huì)分崩離析。其中3顆恒星分離之后,它們的行星不知會(huì)歸屬于哪一顆恒星。至于塵埃環(huán),會(huì)很快凝聚成為幾顆行星,但終將分屬于誰(shuí),也無(wú)法說(shuō)清。但是,天文學(xué)家將會(huì)更加認(rèn)真地觀(guān)測(cè)這一切,仔細(xì)研究“獵戶(hù)座GW”崩潰的全過(guò)程。

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