其它恆星穿過太陽系會造成毀滅嗎？

通常我們會把太陽系統（恆星系統）視為一個穩定大部分為安靜的地方。當然也會發現行星和其他軌道上的天體會每隔一段時間在彗星或小行星周圍肆虐，但大多數情況下情況是穩定的。即使偶爾的星際遊客 也不會帶來太大的風險，至少不會影響這個系統的完整性。但是整個太陽系正在銀河系中旋轉，這意味著有數千億次與其它恆星進行「密切親吻」的機會。

圖註：7萬年前一顆被稱為Scholz星的褐矮星，正好位於其核心點燃氫聚變的零界點上，穿過了太陽系的奧爾特雲。然而與插圖不同的是，它仍然不能被人眼看到。圖片信息及版權：José A. Peas/SINC

那麼多久才會有一場這樣的親吻呢？潛在的危險又是什麼？如果有一顆恆星從太陽附近經過，情況會有多糟糕？那麼有多大距離的接近才會造成嚴重的危險？發生這樣事件的概念又是多少？這些可能性的範圍很廣，下文讓我們來看看實際可能發生的情況吧。

圖註：銀河系和周圍天空的恆星密度圖，清晰地顯示了銀河系，大小麥哲倫雲，如果你仔細觀察，NGC104在SMC的左邊，NGC 6205略高於和在左邊銀河核心和NGC 7078稍低。總而言之，銀河系在其盤狀區域包含了約2000億顆恆星。圖片信息及版權：ESA/GAIA

最好的估計是銀河系中有2千億到4千億顆恆星。雖然恆星的大小和質量各不相同，但大多數恆星（每4顆中約有3顆恆星）都是紅矮星，其質量是太陽質量的8％至40％之間。這些恆星的物理體積與太陽相近，平均約為太陽直徑的25％。

所以大概知道銀河系有多大：一塊厚約2000光年的光碟，直徑約10萬光年，中心隆起的半徑約為5000光年~8000光年。相對於太陽而言，典型恆星的運動速度大約為20公里/秒：大約是太陽（以及所有恆星）通過銀河系本身運行速度的十分之一。

圖註：儘管太陽系在銀河系的平面內離中心約25000光年~27000光年，但太陽系行星的軌道方向與星系完全不一致。圖片信息及版權：Science Minus Details

這些是銀河系內恆星的統計數據，但在這裡忽略了很多細節，一些危險和細微的差別，就像我們是否處於旋臂上的密度變化一樣，事實上有更多的中心恆星及外圍星（太陽在邊緣的中間）、太陽系軌道相對於星系的傾角、都取決於太陽系這樣的恆星是否處於銀河系中心的微小變化。可以忽略這些的原因是從近似值來看，這些數字讓科學家能夠計算出星系中恆星距離太陽特定距離的頻率，因此可以預估到太陽系能經常遇到各種各樣的影響的可能。

圖註：太陽和許多離太陽近的恆星之間距離是精確的，大尺度恆星規模圖。圖片信息及版權：Andrew Z. Colvin / Wikimedia Common

科學家計算方法非常簡單：計算恆星的數密度，橫截面（定義為希望另一顆恆星靠近自己的距離）以及恆星相對移動速度，然後將它們相乘就能得到碰撞率。碰撞率的這種計算方法對於從粒子物理到凝聚態物理物理的所有應用都是有用的（對於專家來說，這基本上是Drude模型（德魯德模型），也同樣適用於天體物理學。假設銀河系有2000億顆恆星，恆星是均勻分布在整個盤(忽略凸起)上，這20公里/ s是恆星相對（本身）移動的速度，如果繪製（下圖）的相對速率與離太陽距離的關係，這就是所能得到的。

圖註：銀河系內恆星有可能在太陽某個距離內經過的頻率。這是一個對數坐標圖，y軸為距離，通常需要等待x軸出現這樣事件的時間。圖片信息及版權：E. Siegel

這樣就能知道，平均而言可以預估一顆恆星在宇宙歷史上最接近太陽的距離約為500 AU（天文單位（1AU=1496x10^5千米），或者約是從太陽到冥王星的距離的十倍。每十億年，一顆恆星會進入距離太遠大約1500AU（天文單位），接近零散的柯伊伯帶的邊緣。更常見的是大約每30萬年左右，就會有一顆恆星在距離太陽為1光年處。

圖註：這是我們太陽系對數視圖一直延伸到最近的下一個恆星系統，圖顯示了小行星帶，柯伊伯帶和奧爾特t雲的延伸。雖然穿過奧爾特雲的恆星可能是常見的，但極不可能通過比這更近的距離。圖片信息及版權：NASA

這對我們太陽系行星的長期穩定性是有利的。根據太陽系45億年的歷史，一顆恆星接近任何行星的可能性與太陽到冥王星機幾率的一萬分之一，一顆恆星與太陽接近一顆行星的可能性（這將嚴重破壞軌道並引起彈射）小於1億~10億分之一。這意味著銀河系中另一顆恆星經過並造成嚴重困難的可能性非常低。但也不能否定這樣極低事件不會發生。

圖註：內行星和外行星的軌道都遵循開普勒定律。即使冥王星在任何可感知的距離內出現經過恆星的幾率都非常低。圖片信息及版權：NASA / JPL-Caltech / R. Hurt, modified by E. Siegel

但是當恆星通過奧爾特雲（定義為距離太陽1.9光年）的過程中，可能已經超過了40000次，破壞了大量的冰體。當通過太陽系時，恆星會很有趣，因為兩個因素結合：

1、奧爾特雲的天體與太陽系「非常鬆散」（因為太陽的作用力相對很微弱），這意味著一個非常小的引力就足以顯著改變它們的軌道。

2、恆星非常大，所以一顆恆星離這些天體的距離與太陽是距離相同，也它可足以改變軌道。

所以無論我們何時遇到與一顆正在流浪恆星密切接觸，都有可能在接下來的幾百萬年內與來自奧爾特雲的傳入天體發生碰撞，從而增加風險。

圖註：柯伊伯帶是太陽系中已知天體數量最多的地方，但奧特雲，更暗淡，更遙遠，不僅包含更多，而且更可能像另一顆恆星那樣經過的質量擾動。需要注意的是：所有柯伊伯帶和奧爾特雲天體都以相對於太陽極小的速度移動。圖片信息及版權：NASA and William Crochot

換句話說，一顆恆星的影響不會明顯影響到冰冷彗星般的天體進入太陽系內部，直到另外20顆恆星與太陽系親密接觸！這是有問題的，因為在我太陽附近經過最近的一個恆星系統，Scholz恆星(它在7萬年前就已經發生了)距離有20光年遠。然而這個分析有一個潛在的樂觀之處：當太陽系在最近500光年範圍內是能更好地繪製和理解星體及其運動，可以更好地預測何時何地流浪恆星會影響奧爾特雲的天體。如果關注的是經過恆星向內「彈射」天體的行星防禦（地球安危），這類知識是顯而易見是下一步應該去探索掌握的！

圖註：WISEPC J045853.90 + 643451.9以綠色顯示，是美國宇航局廣域紅外勘測資源探測器或WISE發現的第一個超低溫褐矮星。這顆恆星位於距離我們約20光年的地方，為了觀測整個天空並獲得可能在太陽附近經過的恆星，導致今天可能出現的奧爾特雲風暴，將不得不擴大到500光年範圍。圖片信息及版權：NASA/JPL-Caltech/UCLA

這將需要建造廣域測量望遠鏡，能夠看到很遠微弱恆星的地方。美國宇航局（NASA）的廣域紅外勘測探測器（WISE）任務就是這個原型，但它可以觀察到最微弱，最常見恆星的距離受到其尺寸和觀測時間強烈限制。一架全天空紅外太空望遠鏡可以將我們周圍的鄰居描繪出來。可以知道什麼時間，從什麼方向，可能到達的什麼星引起這些擾動在奧爾特雲天體。

引力是相互作用一直在發生，因為即使太空中恆星之間有很大的距離，奧爾特雲也是巨大的，而且在長時間尺度上有不少機率會影響到太陽系內部。如果有足夠的機會，你可以想像的一切都會發生！但對於我們這些生命短暫的生物來說這太長了，一代人不過區區80載，而宇宙時間長河中，天體事件的發生不是以億年為單位就是以數萬年為單位！

博科園-科學科普｜文：Ethan Siegel｜來自：Forbes Science

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