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早期的太阳系,可能不止一个太阳,科学家提出了有2个太阳的观点

2019-08-27 15:21:43   来源:东方头条   评论:0

对于地球上的众生而言,单个太阳下的生活已经习以为常。但是随着现代天文学的发展,我们认识到宇宙中充满着孪生甚至三胞胎的恒星系统。因此,如果太阳系之外的星球上真的存在生命,那么它们可能大部分都习惯了生活在两个甚至三个太阳下。几个世纪以来,天文学家不断探索为何存在这样的差异,探究恒星系统到底如何而来。

一些天文学家认为,随着时间的推移,单个的恒星形成并获得了伴星。而另一些则认为,一开始存在多个恒星的系统,随着时间的推移,会失去它们的伴星。根据加州大学伯克利分校和哈佛-史密森天体物理中心的一项研究显示,太阳系(和其他类太阳恒星)在几十亿年前可能为双生系统。

这个名为《内埋双星及其致密内核》的研究已在《皇家天文学会月报》发表。其中,来自麦克斯普兰喀天文机构和哈佛-史密森天体物理中心的射电天文学家Sarah I. Sadavoy和Steven W. Stahler(加州大学伯克利分校的理论物理学家)解释了射电研究是如何带领他们总结出大多数类太阳恒星一开始都是双星这一结论的。

图解:暗分子云巴纳德68是一个恒星摇篮,且只能使用射电天文学的知识来研究。图片来源:FORS Team, 8.2-meter VLT Antu, ESO

他们首先检查了第一次对巨型分子云的射电研究结果,该分子云坐落在距离地球600光年的英仙座,又名英仙座分子云。依托了美国新墨西哥州射电望远镜巨阵(VLA)和智利的阿塔卡玛毫米/次毫米波阵列望远镜(ALMA),这项研究进行了第一次对在这片恒星诞生的区域的年轻恒星(小于400万年)的探索,又称为《基于VLA和ALMA观测新生盘及多重性》(VANDAM)。

几十年来,天文学家已知恒星诞生于“恒星摇篮”,即那些存在于由尘埃与冰冷的氢分子组成的巨大星云中的致密核心。当我们使用光学望远镜进行观测时,由于尘埃遮挡了来自星云内部及其背后的恒星的光芒,所以这些星云看上去就如同星图中的洞。

鉴于星云中的尘埃会释放射电并且不会阻挡它们,射电研究是目前唯一用来探测这些恒星诞生之地的方法。多年来,Stahler不断尝试带领射电天文学家们检测分子云,企图收集有关在其内部形成的恒星的信息。最终,他和一位来自VANDAM研究团队的成员——Sarah Sadavoy进行了合作。

他们的研究始于对英仙座星云致密核心区域内所有单星与双星进行新的观测。Sadavoy在伯克利新闻发布会上解释,他们二人在寻找有关恒星是独生还是双生的证据。她说:“许多恒星非独生这一观点早已被提出,但问题是,有多少呢?通过简单的模型,我们认为所有恒星都是非独生的。英仙座星云被普遍认为是一个典型的低质量的恒星诞生地,但是我们的模型还需要在其他的星云上测试。”

图解:哈勃望远镜拍摄的红外影像,显示了一个明亮的扇形物体(右下角),被认为是相互影响而发出光脉冲的双星。图片来源:NASA/ESA/ J. Muzerolle (STScI)

他们的观测发现了一系列被鸡蛋状的蚕茧星云包围的0级星和1级星,其均形成于50万至100万年前。这些观测随之结合了VANDAM和其他关于恒星形成区域的研究结果,包括古德带研究和位于夏威夷的麦克斯韦望远镜上SCUBA-2设备收集的数据。

基于这些,他们对英仙座星云中的恒星进行了统计,包含了24个多星系统中的55颗年轻的恒星(除了5个以外,都是双生星)和45个单星系统。他们观测到,所有那些较为分散的双星系统(相距大于500个天文单位)都非常年轻,其内部所含的两个0级恒星趋于向鸡蛋状致密内核的长轴对齐。

然而那些较为成熟的1级双生恒星则相对分布紧密(相距约200个天文单位),并且它们没有像0级恒星那样的对齐趋势。由此,该研究的作者们开始为多种情形建立数学模型,来解释这样的分布情况,并总结认为,所有与我们的太阳质量相当的恒星,都是由分散的0级双生恒星而来的。进一步来说,60%的这些双生恒星随着时间的流逝而分离,剩下的则形成排列紧密的双星。

Stahler说:“拿鸡蛋做类比,其最致密的部分位于鸡蛋中心,然后在中轴线上形成两个高密度的集中点。这些点会在某一时刻因自身引力而向内坍塌,形成0级恒星。在我们拍摄的照片中,那些单个的,低质量的类太阳恒星都不是原生的,而是双星分裂的结果。”

图解:半人马座中最明亮的两颗恒星,也是半人马α的双星系统。图片来源:Wikipedia Commons/Skatebiker

这一发现从未被提出或是测试过。他们还认为,恒星摇篮中(比如鸡蛋状的蚕茧星云,实际上包含了多个太阳质量的星体),被每一个致密核心吸引并成为恒星一部分的物质有他们曾想象的两倍多。Stahler说:“没有人曾用系统的方法研究过年轻的恒星与孕育它们的星云之间的关系。我们的工作推进了对双星是如何形成的和双星在早期恒星演化中起到的作用的理解。我们现在相信,大部分类太阳恒星在形成初期是双星,并有强有力的证据来证实这一观点。”

这些数据可能会引领一个新的潮流。天文学家会依赖射电望远镜来检测致密的恒星诞生区域,企图见证更多恒星形成的过程。随着VLA和ALMA的升级和SCUBA-2研究的不间断数据,这些研究迟早会面世。

这项研究的另一个有趣的含义与“涅墨西斯假说”有关。在过去,天文学家推测,在我们太阳系中有一颗名为“涅墨西斯”的伴星。这颗恒星之所以这样命名,是因为理论认为它是将那颗导致恐龙灭绝的小行星撞入地球轨道的罪魁祸首。遗憾的是,所有企图找到涅墨西斯的研究都以失败告终。

图解:艺术家笔下的天狼星双星系统,一颗白矮星围绕着天狼星(一颗白色超巨星)。图片来源:NASA, ESA and G. Bacon (STScI)

Steven Stahler认为,这些发现可以解释为对“涅墨西斯假说”的一种新的理解。他说::“我们认为很久以前涅墨西斯确实存在。我们使用了许多统计模型来解释英仙座星云中所有年轻单星与双星的相对数量。唯一可以重现这些数据的模型表明,所有恒星在形成初期均是分散的双星。这些系统在100万年里要么萎缩要么分裂。”

因此,尽管他们的研究成果并没有直至恐龙的灭绝是由一颗恒星导致的,但是几十亿年前,太阳系的行星可能围绕着两颗恒星(可能性极大)。我们只能想象这对太阳系的早期历史会有什么影响,以及它会如何影响行星的形成。毋庸置疑,这将会成为今后研究的主题。

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3. universetoday-忙碌的北門

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