太陽曾經是雙星系統嗎?遺失的伴星能解釋第九行星與歐特雲存在

作者 | 發布日期 2020 年 08 月 21 日 17:08 | 分類 天文 , 自然科學 Telegram share ! follow us in feedly


太陽系最外圍有一圈稱為歐特雲的奇怪雲團,充滿冰冷原始物質,到目前為止都還沒有模型能夠解釋歐特雲的存在。最近一篇新研究提出,假如太陽曾經有個雙胞胎,那麼歐特雲的形成、甚至第九行星的假設等問題便能解決。

歐特雲(Oort Cloud)距離太陽最遠達 10 萬天文單位(約 2 光年),彰顯著太陽系邊界(太陽引力影響力的極限),主要由冰微行星組成,可能含有上千億個半徑大於 1 公里的冰冷物體,科學家相信它是所有長週期彗星、進入內太陽系的哈雷類彗星、半人馬小行星與木星族彗星的起源地。

然而距離如此遠的歐特雲如何儲藏這麼多小物體?一種說法認為這些物體是從太陽系內部拋出去的碎片,另一說法則認為這是其他行星系統的殘骸、路過被太陽引力捕捉。但到了這又面臨另一個問題,現有模型跑不出太陽引力如何抓到這麼多小物體。

除了歐特雲,太陽系還有另一個難題──假想中的第九行星。由於外太陽系古柏帶(距離還是遠不及歐特雲)某些天體軌道非常畸形,如果有顆海王星大小的第九行星位於外太陽系,就可以用第九行星的引力作用解釋,然而第九行星如何誕生?是形成於外太陽系、還是先在內太陽系形成然後才遷移出去?許多科學論文都在討論這些問題,但是所有人發現這些情況「都不太可能」。

現在一篇新論文提出,如果太陽在青年時期曾經擁有伴星,那麼一切問題就簡單多了。電腦模擬表明,如果太陽系曾是雙星系統,就能更有效率地捕捉原本是流浪行星的第九行星、以及堆積在歐特雲團中的大量小物體。

在觀察過宇宙其他星系後,科學家知道「多數」像太陽的恆星最早都來自雙星系統,但伴星失蹤去哪了?答案很簡單,它們離開原星系、迷失在星際空間(也許第九行星原本是哪個星系的伴星)。

太陽伴星質量若與太陽相同,那麼它就能在重力相互作用下協助擴展太陽系勢力範圍、也就是歐特雲如今抵達的位置,只不過星系初誕生尚不穩定,附近恆星的引力相互作用可以輕易地就將太陽伴星拉走,如今太陽失散的同伴現在可能在銀河系任何地方。

研究團隊表示,目前最有希望驗證這項假設的儀器是建設中的大型綜合巡天望遠鏡(Large Synoptic Survey Telescope,LSST),它帶有 8.4 米主鏡,每 3 天就能拍攝全天一次,還帶有一個 32 億像素的感光耦合元件(CCD)相機──迄今為止最大的數位相機。

新論文發表在《天文物理期刊》(Astrophysical Journal Letters)。

(首圖來源:哈佛-史密松天體物理中心