太陽曾經是銀河系中的「漂一族」
現在我們經常聽到媒體上把那些長期在城市裡打工卻居無定所的年輕人稱為「漂一族」,假如把這一名稱移用來形容宇宙中的天體,那當然就是指那些四處「流浪」的天體。
長期以來,人們一直都認為恆星會在星系的固定位置上度過它的一生,所謂「生於斯,老於斯」,但是最近有科學家經研究發現,有很大一部分恆星並非如此,它們一生在星系中不停地漂泊,後來才算安定下來。我們的太陽就屬於此類。如果這一說法是正確的,那麼太陽也曾是銀河系中的「漂一族」。
是什麼讓恆星成為
「漂一族」?
科學家是在用大型計算機模擬銀河系的形成時得到這個意外的發現的。當模擬中的銀河系自己在演化的時候,研究者們注意到,一些圍繞著銀河系中心旋轉的恆星,其軌道會發生劇烈的變化,於是成了太空的「漂一族」。
是什麼讓它們成為「漂一族」的呢?科學家認為,這是它們跟星系旋臂作用的結果。我們知道,銀河系是一個渦旋星系,它有許多漂亮的旋臂。但這些旋臂是怎麼回事?為什麼那麼穩定?卻長期以來是一個謎。目前大家普遍接受的一種理論認為,這些旋臂並非一般人所設想的類似電風扇葉片那樣的實體,而不過是我們的錯覺;它們就好比太空的大堵車,當恆星進入這個擁擠的地段,發生了「塞車」,密集起來,於是看起來在旋臂的位置恆星就顯得特別多。雖然不斷地有恆星離開,但同時又不斷地有恆星進來,所以它的形狀得以基本保持不變,於是讓我們看起來就好像是一個實在的物體。
根據這種對旋臂的解釋,在旋臂處聚集了大量的物質,因此附近的引力也會很強。當一顆恆星即將進入旋臂的時候,它受到旋臂引力的作用,速度會越來越快,而我們知道,速度越快,離心力越強,所以它就朝著遠離銀河系中心的方向漂移;反之,當一顆恆星離開旋臂時,它的運動速度因受旋臂引力的牽制會越來越慢,這樣它就不得不朝著銀河系中心的位置漂移;如此一來,就形成了壯觀的太空大遷徙。據科學家估計,在銀河系中,大約有50%的恆星自誕生之後發生過這樣的遷徙,我們的太陽就屬於此種情況。
不同重元素含量的
恆星雜然相處之謎
這個現象可以用來解釋天文學上一個長期讓人困惑的問題,即恆星混合問題。我們知道,自宇宙誕生以來,恆星就在不斷產生和死亡。但每代恆星的構成和「生長」環境其實是有差別的。在宇宙誕生之初,物質只有氫和氦這兩種簡單的形式,所以第一代恆星的組成也只有這兩種元素。但恆星是宇宙中的「元素加工廠」,它們在燃燒的時候不停地把氫和氦聚合成更重的元素,當它們死亡時,就通過一次性的超新星爆發把含有更重元素的「骨灰」拋撒到宇宙空間,於是它們的「骨灰」又成了下一代恆星賴以形成的原料。
天文學家認為越靠近銀河系中心的位置,那裡的恆星應該含有越豐富的重元素,因為越靠近銀河系中心,引力越強,因此物質密度更大。這種地方「營養豐富」,所以恆星更容易誕生,而且誕生的恆星個頭也越大;而恆星個頭越大,燃燒越快,因此壽命也越短。這樣一來,你可以想見,越靠近銀河系中心,那裡恆星更新換代的周期就越短,重元素的含量就越豐富。因此在銀河系中,假如這些恆星都「生於斯,老於斯」,我們就可以預言,越靠近銀河系中心,恆星的重元素含量就越豐富,而處於鄰近區域的恆星,應該有著差不多一致的重元素含量。
關於一顆恆星中含有哪些元素,它們的含量是多少,現在天文學家可以通過恆星的光譜輕而易舉地分析出來。但給出的結果與預言是矛盾的:含重元素豐富的恆星與重元素匱乏的恆星幾乎雜然相處;比如我們的太陽含有的重元素比例,就比鄰近的恆星高出不少;這就好比每個城市每個地區都有窮人和富人,並沒有出現「富人集中北京,窮人集中在海南」的情況。
過去因為天文學家一直認為,恆星從誕生起它在星系中的位置就是固定的,所以他們解釋不了這種現象。但用目前這個新發現,那上述現象就不難解釋了:恆星在旋臂作用下,處於不斷遷徙之中,有些誕生於銀河系中心區域的恆星遷徙到了邊緣,而有些誕生於銀河系邊緣的恆星又遷徙到了中心區域。比如說,太陽很可能就誕生於比現在更靠近銀河系中心的區域,後來才漂移到目前這個位置。
造成
地球生命周期性滅絕的元兇?
還有人把太陽在銀河系中的遷徙跟地球上生命的周期性滅絕聯繫起來。
我們知道生命是脆弱的,氣候的劇烈變化、紫外線過強等因素都會導致地球生命的大規模滅絕。人們統計了一下,在地質史上,這樣的較大規模的滅絕事件大約發生了12次,但有趣的是,這些事件並非毫無關聯,它們的間隔周期大約是2600萬年。
最初有人把這種周期性的滅絕事件歸因於太陽還有一顆目前還未被發現的伴星,這顆伴星離太陽很遠,發出的光很微弱,導致我們難以發現它;但太陽繞著它與這顆伴星的共同質心有一個大約2600萬年的公轉周期。當這顆星靠近太陽系的時候,其強大的引力會把太陽系外圍的小行星和彗星吸引到內層,這些天體轟擊地球,導致生物大規模滅絕。許多年來科學家一直在尋找這顆想像中的太陽的伴星,而目前已經基本上排除了它存在的可能。
於是,現在有人想到了太陽在銀河系中的遷徙:因為銀河系的旋臂始終存在,而且數量不止一條,所以我們可以猜測,太陽每穿過一次旋臂,就漂兩次,第一次朝外漂,第二次朝內漂。倘若太陽朝內漂,剛好漂到一塊恆星密集的地方,那裡來自其他恆星(尤其是可能存在的超新星)的輻射過強,就會把地球上空的臭氧層破壞殆盡,於是地球生命也隨著遭殃。因為太陽穿過銀河系的旋臂是有一定的周期的,所以地球上的生命滅絕事件也呈現一定的周期性。
在離太陽1000光年的地方,就躺著一個可怕的傢伙——獵戶座星雲,那裡是孕育各類巨恆星的搖籃。這些恆星演化到晚年,都要發生超新星爆發,在短短數天內發出比太陽明亮上億倍的光。假如我們的太陽不小心漂到那兒,雖然對於它自己沒什麼,但嬌弱的地球生命可就遭殃了。
1999年,有位德國科學家在南太平洋海底發現鐵的一種同位素鐵-60,這種同位素有著260萬年的半衰期。有證據表明,這種鐵-60不可能在地球上生成,只能來自超新星爆發,因此這位科學家猜測,它很可能是幾百萬年前距地球大約只有100光年的一顆超新星爆發之後,漂到我們地球上的。會不會那個時候,我們的太陽正好處於離獵戶座星雲很近的位置呢?
假如果真如此,那我們可真要擔心了,當下次太陽穿越銀河系旋臂,說不定滅絕的就該是我們了。
觀測
上的證據
不管我們多麼言之鑿鑿,這個「恆星漂移說」畢竟只是計算機模擬的結果,而天文學上看重的是觀測上的證據。那麼,它有觀測證據嗎?也許已經有一個了。
2003年,三位美國天文學家通過觀測,在冥王星軌道外發現一顆小行星,他們把它叫做「賽蒂娜星」。賽蒂娜星是目前除了長周期彗星外,人們在太陽系中找到的離我們最遠的天體。它繞太陽一周需要11400個地球年。
讓天文學家感到困惑的是賽蒂娜星有一個極扁的橢圓軌道,最遠距離太陽960天文單位(地球離太陽的距離為1天文單位),是天王星與太陽距離的32倍。按他們的設想,太陽系內的行星誕生於圍繞著年輕太陽的塵埃盤,這些行星都應該有近似圓形的公轉軌道。
但賽蒂娜星的公轉軌道卻扁得出奇,所以他們認為,肯定有什麼質量非常大的天體從賽蒂娜星身邊掠過,強大的引力才把它的軌道拉成了現在的這個樣子。那個擦肩而過的天體的質量至少是恆星量級的。難道有另一顆恆星曾經從我們太陽系身邊掠過嗎?天文學家又覺得這很荒唐,因為恆星自誕生之後就固定在自己的位置上,誰會跑到太陽系來「串門」呢?
可是假若恆星會在星系中漂移,那這個現象就不難解釋了。如果太陽誕生於更靠近銀河系中心的位置,那裡的恆星更加密集,當太陽往外漂的時候,就很可能與別的恆星擦肩而過,於是太陽系外圍行星的軌道就被別的恆星拉成了極扁的橢圓狀。
當然,單有這麼一個觀測例子要證明這個理論還遠遠不夠。科學家期望未來在太陽系的邊緣能發現更多的類似賽蒂娜星這樣具有極扁橢圓軌道的小行星,這樣才能做出最後的結論。
在歷史上,曾經有位天文學家提出過一個瘋狂的設想:人類不妨向太陽發射炸彈,來改變太陽內部的核反應進程,從而改變太陽以及整個太陽系的軌道,這樣,我們到鄰近的恆星,比如說半人馬座,距離就可以大大縮短了。現在讓他吃驚的是,太陽也許早就已經實現了星際旅行。


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