與「眾「不同的太陽

作者：Lisa Grossman

翻譯：陳星

審校：山寺小沙彌

來自波士頓--許多類似太陽的恆星都像是某種詭異的克隆，但我們的太陽卻是獨特的。對類似太陽的其他恆星的研究表明，太陽附近那些恆星的化學成分幾乎都彼此相同，但太陽的化學成分卻驚人地不同。由於恆星及其附近的行星是由相同的物質形成的，這可能意味著圍繞這些恆星運行的系外行星的成分也是類似的。這個研究結果也給我們指出一種新的用來發現類太陽系恆星系統的方法。

太陽的彩虹譜：通過比較太陽不同波長的光（這裡顯示在美國宇航局的太陽動力學觀測台的一組觀測結果）和其他恆星的觀測結果，可以發現我們的太陽出人意料地獨特。

紐約計算天體物理中心研究所的天文學家Megan Bedell及其同事研究了79個「類似太陽的恆星」中的元素——這些恆星的溫度，重力和鐵含量幾乎與太陽相同。利用位於智利的高精度徑向速度行星搜索器行星狩獵望遠鏡對這些恆星進行了觀測，它測量了恆星的光譜，或者是彩虹中不同波長發出的光。光線的微妙變化可以揭示隱藏在光裡面的行星的軌道。光譜還可以揭示構成恆星的特定元素的豐富程度。

「觀測到的這些數據非常有價值，可以用於各種不同的分析，」Bedell在7月30日的Cool Stars 20會議上說到。

Bedell的團隊測量了不同恆星中30個元素的丰度，達到2％的精度，這個精度高於之前的研究所能達到的，並且證實了一些元素隨著恆星的年齡而變化。這是意料之中的——年輕的恆星可能是由被超新星爆炸中的重元素污染了的塵埃和氣體雲形成的。

但是，在觀測中發現，對於行星形成至關重要的某些元素的比例，例如碳和氧的比例或鎂和硅的比例，幾乎相同。恆星及其周邊的行星形成於同一原始的氣體和塵埃雲中，因此恆星的化學成分代表了其行星的構成。行星中鎂和硅的相對含量可以決定這個行星的一切，從這個行星中是否有岩石地殼到是否有板塊構造到它會形成什麼樣的礦物。

早期的研究表明，恆星之間的差別千變萬化，恆星的成分有足夠多樣性，宇宙就像是一個恆星的動物園一樣熱鬧。但是從目前觀測的這些恆星中，Bedell的團隊發現了相反的結果。

「過去的研究表明，因為不同的恆星之間有很多不同，所以行星之間應該也會存在很多差異，」Bedell說。 「（但是）我們卻看到了恆星之間很多相同的東西。」

但是當談到太陽時卻不是這樣。該團隊發現太陽元素的比例略有不同。例如，太陽缺少大約四個地球質量的岩石和金屬成分——這些成分正是行星的組成元素。這一結果可能是由太陽系本身的原因造成的：太陽中之所以缺少某些元素，是因為它們被凍結在行星中了，Bedell說。還有另一種不太合口味的可能性：其他恆星可能包含更多的岩石元素，是因為它們吞噬了它們曾經擁有的行星。

只有少數的（7％到20％）由Bedell團隊測量的恆星與太陽相匹配。不過他們並沒有發現有行星圍繞那些恆星運行。 「當然，這並不意味著他們沒有行星，只是我們還沒有看到它們，」Bedell說。尋找擁有岩石和金屬元素短缺的恆星可以幫助天文學家找到像我們的太陽系一樣的恆星系統。

這項工作「表明我們可以進行高精度的（元素）丰度測量，這對於根據恆星來計算出一顆相應的行星的成分至關重要」，位於坦佩的亞利桑那州立大學的行星地質學家Cayman Unterborn說，他沒有參與這項研究。他認為存在不同組成成分的外星星球的可能性還是存在的——其他並沒有被研究的恆星可能存在不同的化學成分。

「太陽相對於這些恆星存在某些元素短缺的事實非常有趣，特別是因為一些元素丰度對行星演化非常關鍵，」他在一封電子郵件中寫道。 「這一點很值得探索！」

引用文獻

[1] M. Bedell.The chemical homogeneity of sunlike stars in the solar neighborhood. Cool Stars 20, Boston, July 30, 2018.

[2] M. Bedell et al.The chemical homogeneity of sunlike stars in the solar neighborhood. arXiv:1802.02576. Posted February 7, 2018.

編輯：山寺小沙彌

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