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太阳曾经或有一个“孪生兄弟”:质量相似,至今仍潜伏在银河系某处

2020-08-20 15:08 前瞻网   
太阳曾经或有一个“孪生兄弟”:质量相似,至今仍潜伏在银河系某处

在后羿射日的神话传说中,天上有9个太阳,或许大多数人都认为这只是古人异想天开,然而,现在有科学家表示,太阳曾经有一个“孪生兄弟”,神奇的是,这一“孪生兄弟”仍然默默飘荡在银河系中!

科学家们注意到,恒星诞生于尘埃云和气体云,通常与双星伴生。而诞生星团中经过的恒星可能通过它们的引力作用移走了第二个太阳——它可能潜伏在银河系的任何地方。

近日,哈佛大学的科学家发表在《天体物理学杂志快报》上的一项新理论表明,太阳可能曾经有过一个质量相似的双星伴星。如果被证实,早期伴星的存在增加了根据观测形成的奥尔特云的可能性,以及第九大行星被捕获而不是在太阳系内形成的可能性。

哈佛大学科学Frank B. Baird Jr教授Avi Loeb博士和哈佛本科生Amir Siraj,假设在太阳诞生星团中存在一个丢失已久的双星伴星——由相同密度的分子气体云和太阳一起形成的恒星的集合——可以解释我们今天观测到的奥尔特云的形成。奥尔特云是太阳系形成时遗留下来的碎片,在距离太阳较远的地方围绕着太阳旋转。

流行的理论认为,奥尔特云的形成与太阳系及其邻居形成时遗留下来的碎片有关,在那里,天体被行星分散到很远的地方,还有一些在恒星之间交换。但是双星模型可能是这个拼图中缺失的那一块,Siraj说,科学家不应该感到惊讶。“之前的模型很难得出分散的磁盘物体和外部奥尔特云物体之间的预期比率。双星捕获模型提供了显著的改进和完善,回想起来似乎是显而易见的:大多数类太阳恒星诞生时都有双星相伴。”

如果奥尔特云确实是在一颗早期伴星的帮助下捕获的,这对我们理解太阳系的形成将具有重大意义。“在捕获目标方面,双星系统比单星系统效率高得多。” Loeb说,“如果奥尔特云像观测到的那样形成,那就意味着太阳确实有一个质量相似的伴星,它在太阳离开它的诞生星团之前就消失了。”

被捕获的奥尔特云的证据不仅可以重新定义我们太阳系的形成,还可以回答有关地球生命起源的问题。Siraj说:“外部奥尔特云中的物体可能在地球历史上扮演了重要角色,比如可能向地球输送水,导致恐龙灭绝。”“了解它们的起源很重要。”

这个模型也对假设的第九大行星有暗示作用,Loeb和Siraj相信第九大行星并不是唯一存在的行星。“谜团不仅在于奥尔特云,还在于海王星外的极端天体,比如可能的第九大行星。” Loeb说,“目前还不清楚它们来自哪里,我们的新模型预测,应该会有更多轨道方向与第九大行星相似的天体。”

奥尔特云和第九大行星的拟议位置都离太阳如此之远,直接观察和评估对今天的研究人员来说都是一个挑战。但是将在2021年初看到曙光的Vera C. Rubin天文台将会证实或否认第九大行星的存在及其起源。Siraj对此持乐观态度,“如果VRO验证了第九大行星的存在和捕获的起源,并发现了一群类似捕获的矮行星,那么这个双星模型将会比长期假设的唯一恒星历史更有利。”

如果太阳确实有一个早期的伴星,它促成了外部太阳系的形成,那么它现在的消失回避了一个问题:它去了哪里?“诞生星团中经过的恒星会通过它们的引力作用把伴星从太阳上带走。” Loeb说,“然而,在双星消失之前,太阳系已经捕获了它的外部包裹层,即奥尔特云和第九大行星。”Siraj补充说,“太阳失踪已久的同伴现在可能在银河系的任何地方。”

太阳“复仇女神”伴星理论

天文学家一直在寻找太阳的伴星,一颗矮星被称为“Nemesis”(复仇女神),因为人们认为它曾将一颗小行星踢进地球轨道,并与地球相撞,导致恐龙灭绝。虽然天文调查没有发现任何证据表明这样的恒星存在,但2017年的一项研究表明,在非常古老的过去可能有一个“Nemesis”。

物种灭绝似乎每2700万年就会频繁发生一次。1984年,加州大学伯克利分校的理查德·穆勒提出,距离地球1.5光年的一颗红矮星可能是这次物种大灭绝的原因。后来的理论认为,“Nemesis”可能是一颗棕色或白矮星,或者是一颗只有木星几倍大的低质量恒星。它们的光线都很暗淡,很难被发现。

科学家推测,“Nemesis”可能会影响冥王星范围之外的奥尔特云,该云由围绕太阳的冰冷岩石构成。其中许多块以长期的椭圆形轨道围绕太阳运行。当它们靠近这颗恒星时,它们的冰开始融化并在它们身后流动,这使得它们可以被认出是彗星。

一些人认为,如果“Nemesis”每2700万年穿过奥尔特云一次,它可能会把额外的彗星踢出球体,使它们向太阳系内部和地球冲撞。撞击率将会上升,大灭绝将会更加普遍。

在柯伊伯带,这个位于太阳系内部的圆盘状碎片,也有清晰的外边缘,可能会被伴星剪掉。研究人员还发现,在其它星系中,伴星似乎影响了碎片盘的形状。

在一些人看来,“Sedna ”这颗矮行星进一步证实了太阳伴星的存在。这颗行星的运行轨道长达12,000年,对许多人来说都是个谜。科学家们认为,像暗星这样的大质量物体可能是使“Sedna”远离太阳的原因。

另一种理论认为,在我们的太阳系边缘有一颗巨大的、冷冰冰的行星,被称为“第九行星”。来自加州理工学院的研究人员康斯坦丁·巴蒂金和迈克·布朗在2016年提出,这样一个天体可能会搅动柯伊伯带中较小的冰体。对第九大行星的搜寻正在进行中。值得注意的是,布朗是在柯伊伯带发现赛“Sedna”和其他几颗冰状天体的研究小组的成员之一,他也是2006年将一度被认为是行星的冥王星重新分类为矮行星的主要倡导者之一。

尽管一些科学家认为“Nemesis”理论有道理,但也有一些科学家不这么认为。大规模灭绝的初始循环性质仍在讨论中。对陨石坑的研究似乎表明,这种模式并不存在。对化石记录的其它研究表明,大规模灭绝更可能发生在这些峰值附近,尽管灭绝事件发生在其他时代。

为了避免对行星的轨道产生重大影响,也为了避免被观测,“Nemesis”必须与太阳保持一定的距离。但是天文学家认为这样的轨道在本质上是不稳定的。“Nemesis”经过如此远的距离,会受到星系中其他恒星的影响。由此产生的轨道不会给奥尔特云带来稳定的冲击,而是会不断变化。

2017年,一项研究表明,几乎所有像太阳一样的恒星都有伴星。天文学家对英仙座分子云中的年轻恒星进行了详细的研究,并通过建模来支持其工作。但天文学家们说,如果“Nemesis”在当时确实存在,那么它在其历史早期就脱离了太阳,进入了银河系的其余部分。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

原文来源:

https://phys.org/news/2020-08-sun-life-binary-companion.html

https://www.space.com/22538-nemesis-star.html

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责任编辑: 4098WXY

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