早期的太陽系,可能不止一個太陽,科學家提出了有2個太陽的觀點

對於地球上的眾生而言,單個太陽下的生活已經習以為常。但是隨著現代天文學的發展,我們認識到宇宙中充滿著孿生甚至三胞胎的恆星系統。因此,如果太陽系之外的星球上真的存在生命,那麼它們可能大部分都習慣了生活在兩個甚至三個太陽下。幾個世紀以來,天文學家不斷探索為何存在這樣的差異,探究恆星系統到底如何而來。

早期的太陽系,可能不止一個太陽,科學家提出了有2個太陽的觀點

一些天文學家認為,隨著時間的推移,單個的恆星形成並獲得了伴星。而另一些則認為,一開始存在多個恆星的系統,隨著時間的推移,會失去它們的伴星。根據加州大學伯克利分校和哈佛-史密森天體物理中心的一項研究顯示,太陽系(和其他類太陽恆星)在幾十億年前可能為雙生系統。

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這個名為《內埋雙星及其緻密核心》的研究已在《皇家天文學會月報》發表。其中,來自麥克斯普蘭喀天文機構和哈佛-史密森天體物理中心的射電天文學家Sarah I。 Sadavoy和Steven W。 Stahler(加州大學伯克利分校的理論物理學家)解釋了射電研究是如何帶領他們總結出大多數類太陽恆星一開始都是雙星這一結論的。

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圖解:暗分子云巴納德68是一個恆星搖籃,且只能使用射電天文學的知識來研究。圖片來源:FORS Team, 8.2-meter VLT Antu, ESO

他們首先檢查了第一次對巨型分子云的射電研究結果,該分子云坐落在距離地球600光年的英仙座,又名英仙座分子云。依託了美國新墨西哥州射電望遠鏡巨陣(VLA)和智利的阿塔卡瑪毫米/次毫米波陣列望遠鏡(ALMA),這項研究進行了第一次對在這片恆星誕生的區域的年輕恆星(小於400萬年)的探索,又稱為《基於VLA和ALMA觀測新生盤及多重性》(VANDAM)。

幾十年來,天文學家已知恆星誕生於“恆星搖籃”,即那些存在於由塵埃與冰冷的氫分子組成的巨大星雲中的緻密核心。當我們使用光學望遠鏡進行觀測時,由於塵埃遮擋了來自星雲內部及其背後的恆星的光芒,所以這些星雲看上去就如同星圖中的洞。

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鑑於星雲中的塵埃會釋放射電並且不會阻擋它們,射電研究是目前唯一用來探測這些恆星誕生之地的方法。多年來,Stahler不斷嘗試帶領射電天文學家們檢測分子云,企圖收集有關在其內部形成的恆星的資訊。最終,他和一位來自VANDAM研究團隊的成員——Sarah Sadavoy進行了合作。

他們的研究始於對英仙座星雲緻密核心區域內所有單星與雙星進行新的觀測。Sadavoy在伯克利新聞釋出會上解釋,他們二人在尋找有關恆星是獨生還是雙生的證據。她說:“許多恆星非獨生這一觀點早已被提出,但問題是,有多少呢?透過簡單的模型,我們認為所有恆星都是非獨生的。英仙座星雲被普遍認為是一個典型的低質量的恆星誕生地,但是我們的模型還需要在其他的星雲上測試。”

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圖解:哈勃望遠鏡拍攝的紅外影像,顯示了一個明亮的扇形物體(右下角),被認為是相互影響而發出光脈衝的雙星。圖片來源:NASA/ESA/ J. Muzerolle (STScI)

他們的觀測發現了一系列被雞蛋狀的蠶繭星雲包圍的0級星和1級星,其均形成於50萬至100萬年前。這些觀測隨之結合了VANDAM和其他關於恆星形成區域的研究結果,包括古德帶研究和位於夏威夷的麥克斯韋望遠鏡上SCUBA-2裝置收集的資料。

基於這些,他們對英仙座星雲中的恆星進行了統計,包含了24個多星系統中的55顆年輕的恆星(除了5個以外,都是雙生星)和45個單星系統。他們觀測到,所有那些較為分散的雙星系統(相距大於500個天文單位)都非常年輕,其內部所含的兩個0級恆星趨於向雞蛋狀緻密核心的長軸對齊。

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然而那些較為成熟的1級雙生恆星則相對分佈緊密(相距約200個天文單位),並且它們沒有像0級恆星那樣的對齊趨勢。由此,該研究的作者們開始為多種情形建立數學模型,來解釋這樣的分佈情況,並總結認為,所有與我們的太陽質量相當的恆星,都是由分散的0級雙生恆星而來的。進一步來說,60%的這些雙生恆星隨著時間的流逝而分離,剩下的則形成排列緊密的雙星。

Stahler說:“拿雞蛋做類比,其最緻密的部分位於雞蛋中心,然後在中軸線上形成兩個高密度的集中點。這些點會在某一時刻因自身引力而向內坍塌,形成0級恆星。在我們拍攝的照片中,那些單個的,低質量的類太陽恆星都不是原生的,而是雙星分裂的結果。”

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圖解:半人馬座中最明亮的兩顆恆星,也是半人馬α的雙星系統。圖片來源:Wikipedia Commons/Skatebiker

這一發現從未被提出或是測試過。他們還認為,恆星搖籃中(比如雞蛋狀的蠶繭星雲,實際上包含了多個太陽質量的星體),被每一個緻密核心吸引併成為恆星一部分的物質有他們曾想象的兩倍多。Stahler說:“沒有人曾用系統的方法研究過年輕的恆星與孕育它們的星雲之間的關係。我們的工作推進了對雙星是如何形成的和雙星在早期恆星演化中起到的作用的理解。我們現在相信,大部分類太陽恆星在形成初期是雙星,並有強有力的證據來證實這一觀點。”

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這些資料可能會引領一個新的潮流。天文學家會依賴射電望遠鏡來檢測緻密的恆星誕生區域,企圖見證更多恆星形成的過程。隨著VLA和ALMA的升級和SCUBA-2研究的不間斷資料,這些研究遲早會面世。

這項研究的另一個有趣的含義與“涅墨西斯假說”有關。在過去,天文學家推測,在我們太陽系中有一顆名為“涅墨西斯”的伴星。這顆恆星之所以這樣命名,是因為理論認為它是將那顆導致恐龍滅絕的小行星撞入地球軌道的罪魁禍首。遺憾的是,所有企圖找到涅墨西斯的研究都以失敗告終。

早期的太陽系,可能不止一個太陽,科學家提出了有2個太陽的觀點

圖解:藝術家筆下的天狼星雙星系統,一顆白矮星圍繞著天狼星(一顆白色超巨星)。圖片來源:NASA, ESA and G. Bacon (STScI)

Steven Stahler認為,這些發現可以解釋為對“涅墨西斯假說”的一種新的理解。他說::“我們認為很久以前涅墨西斯確實存在。我們使用了許多統計模型來解釋英仙座星雲中所有年輕單星與雙星的相對數量。唯一可以重現這些資料的模型表明,所有恆星在形成初期均是分散的雙星。這些系統在100萬年裡要麼萎縮要麼分裂。”

因此,儘管他們的研究成果並沒有直至恐龍的滅絕是由一顆恆星導致的,但是幾十億年前,太陽系的行星可能圍繞著兩顆恆星(可能性極大)。我們只能想象這對太陽系的早期歷史會有什麼影響,以及它會如何影響行星的形成。毋庸置疑,這將會成為今後研究的主題。

參考資料

1。Wikipedia百科全書

2。天文學名詞

3。 universetoday-忙碌的北門

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