一项最新模拟结果令太阳起源再度成谜

晨 风

据美国国家地理网站报道，近期利用最新的3D电脑技术进行的一项模拟结果给了天文学家们当头一棒，让有关我们太阳系起源最有希望的理论突然之间变得摇摇欲坠。太阳系究竟起源于何方？这个问题再次成为一个难解的谜团。

一般认为像太阳这样的恒星是和其他恒星一起形成的。这些恒星一起形成的星团或星群或逐渐扩散开去，此时恒星之间的距离会随之增大，但是也有一些恒星之间的距离反而变得更加接近。而很显然的，我们的太阳是单个的恒星，因此天文学家们推测太阳的起源有两种可能：要么是形成于星群之中，之后被踢了出去；要么是它在大约45亿年前和它最初的伙伴们逐渐因自然扩散而分离了。

梅西耶67（M67）是一个直径约100光年的星团，天文学家们研究之后认为这里正是当年太阳诞生的地方。这个星团中的恒星不但在大小、温度和化学成分等方面和太阳非常相似，并且它离开太阳的距离相对而言也不远，仅有约2900光年。

然而针对这一星团的最新研究结果却显示，有关太阳起源于M67星团的说法可能是站不住脚的。计算机模拟显示，如果要想把太阳这样一颗恒星“踢出去”，并运动到今天所处的位置上，这一星团中必须至少有2～3颗大质量恒星排成一个恰到好处的角度，构成一个巨大的星际弹弓，但是这样的情况极其罕见。

即便不考虑这样的情况的出现是多么罕见，即使真的出现了，这种强大的弹射力量也将让围绕着太阳的原始行星系分崩离析而绝无可能保留下来。芭芭拉·皮切多（Barbara Pichardo）是墨西哥国立自治大学的天体物理学家，她说：“当发生这种引力不稳定事件，行星盘将会蒸发，既有的行星将获得能量并被弹射出去。”

宇宙“爆米花”

分布在我们银河系中的2000～4000亿颗恒星，究其根本，均起源于早已爆发毁灭的远古恒星留下的原始材料——尘埃和气体云以及其中丰富的化学元素。当这些云团在重力作用下自然塌缩，恒星便可能形成。在这些大批量形成的恒星中，那些具有基本相同或相似化学成分的恒星一般而言倾向于形成于同一时期的同一片云团区域。皮切多说：“这就像是爆米花。你加热良久，然后听见‘呯！呯！呯！’的声音，恒星诞生了！”

为了寻找太阳当年的孪生兄弟姐妹，天文学家们使用光谱分析法，对恒星发出的光进行分析，这样可以了解其年龄和化学成分，并将此数据与太阳的情况进行对比。到目前为止，天文学家们在相对接近太阳的周围空间只找到了两颗可能的候选恒星——天文学家们在所有可能的候选恒星数据库中进行检索，最终在距离太阳325光年的距离内锁定两颗符合条件的恒星。

根据数据库检索结果，距离最近，并且包含类太阳恒星的星团是M67。

不过这一星团距离似乎显得太过遥远，并且其年龄也相对年轻了些。但一开始天文学家们并未将此视作一个非常严重的问题。因此皮切多和她的同事们开展了一项历时一年的3D计算机模拟实验，以期获得新的证据来证明太阳起源于这一星团的结论。

排除原有星团理论

此项模拟结果给出了详细的银河系模型，其旋臂结构甚至银晕和神秘的暗物质结构。在模拟中小组还考虑了M67和太阳本身所显示出了上下震荡运动——这是所有围绕银心运行的天体都显示出的运动形式，其原因是由于和周遭其他天体之间存在的相互引力作用。研究小组的目标清晰：那就是重现过去45亿年间太阳走过的历程，重现当年M67和太阳之间的相互作用。

皮切多说：“我们以为自己可以观察到M67和太阳存在于同一位置的时刻，但是我们并未观察到这样的现象。”关键的一点在于：太阳目前正以大约每小时10.8万公里的速度远离M67星团。皮切多和她的小组进行的模拟结果显示，在恰当的时间，在恰当的地点，太阳曾经被M67弹射的几率是非常非常不可能的。如果要达成这样一次弹射，太阳的运动速度应当达到每小时20.9万公里，这将难以确保太阳系的安然无恙。

皮切多说：“在这一速度值下，如果行星没有被弹射出去，至少它们的轨道将会受到严重扰动而无法保持近圆形。而轨道的近圆形正是地球成为宜居行星的条件之一，也是为什么我们能够生存于此的条件之一。”如果地球的轨道偏心率比现在大得多，也就是说变得更加“扁”的话，当地球接近近日点时温度就会太高，而当接近远日点时温度又会太低，从而无法确保生命的生存。

天体物理学家侏里奥·纳瓦罗（Julio Navarro）来自加拿大维多利亚大学，他本人并未参与此项研究，他评价说：“这项研究让我们对M67作为太阳起源地的理论产生怀疑。”与此同时，尽管纳瓦罗认为确实需要进行更多的模拟实验来获得确凿的数据，但是他同时也指出这项最新的工作对于现有理论体系已经显示了巨大的杀伤力。

只要对太阳和M67星团的运动情况进行详细调查就能得到重要结果，因为一般而言，恒星被从星团中弹射出去以后将一直保持其最初的运动状态，和将它弹射出去的星团的运动状态保持一致。纳瓦罗指出：“M67的垂向运动比太阳要大5倍。这是一个严重的问题，M67的运动显然太过激烈了。”他说：“这样的情况下，你很难让人相信太阳怎么可能起源于这样一个星团之中。”

搜寻更多类太阳恒星

随着M67作为太阳最初起源地的理论被扫进垃圾堆，现在天文学家们还剩下几种不同的方案可供选择。其中一种理论认为太阳当年诞生的星群后来已经完全扩散消失而无迹可寻了。另一种理论则认为太阳起源于更加靠近银河系中心的位置，只是后来才向外侧迁移的，因为在更靠近银心的位置似乎存在较多的类太阳恒星。

然而，要想判定任何一种理论假说的真伪，天文学家们仍需要更多更详细的恒星星表和化学组分信息。瑞典乌普萨拉大学恒星物理学家本哥特·古斯塔森（Bengt Gustafsson）说：“你可以开始进行系统性的搜寻工作，找出太阳当年的孪生兄妹。一旦你真的找到了它们，你或许就可以确定它们的起源。”

目前人类最详细最全面的星表是上世纪90年代由欧空局（ESA）发射的“伊巴谷”卫星获取的，包括恒星的位置以及化学组成等信息。欧空局正准备在明年发射一颗更加先进的测量卫星 “盖亚”（Gaia），它将记录并编制一份包含数十亿颗恒星信息的迄今最全面的星表，其中约4000万颗恒星位于距离地球1000光年的范围之内，这一距离足够靠近，天文学家们将有能力测量出它们的化学组成信息。

加拿大维多利亚大学的纳瓦罗说：“不幸的是，我们至少还需要等上5年才能获得盖亚卫星的星表数据。但是从原则上来说，我们应当去努力搜寻更多的类太阳恒星，并在此过程中逐渐逼近我们所追寻问题的答案。”