太阳与周边恒星的拔河赛

时间:2020-05-15 栏目:科学24小时

北辰

科技时代的天文观测技术仅仅问世了几十年,2017年以前,任何来自太阳系以外的天体都还没有被天文学家观测到,但是在2017年,一颗长长的太阳系外天体闯进了太阳系,它的长度只有200~300米,就像是一艘带着人类好奇心的宇宙飞船,科学家给它起名叫作“奥陌陌”。

2年后的2019年8月,第2颗来自太阳系外的天体出现了。它的编号是C/2019 Q4,这也是一颗拖着长长尾巴的彗星,但它却不是像“奥陌陌”那样的小行星。

一般认为,在太阳系的边缘外侧,有一个庞大的奥尔特云包围着太阳系,那是由太阳系形成之后的残骸组成的,里面包含着很多小天体。当它们受到太阳引力的影响而变得不稳定的时候,就会摆脱束缚冲向太阳。但是C/2019 Q4并不来自奥尔特云,而是来自太阳系以外很远的地方。之所以这样说,完全是因为它的行踪暴露了它的来处。

如果行星的轨道是圆形的,就可以说它的轨道偏心率是0,轨道越是扁长,那么偏心率也就越接近于1。要是偏心率超过3,那么就可以说它来自于太阳系之外了。正因为C/2019 Q4的轨道偏心率超过了3,所以可以判定它来自太阳系以外。但它究竟来自何处,无人能知,也因此成为天文学家最感兴趣的话题。

恒星之间的拔河赛

恒星有着巨大的引力,可以捕获到靠近自己的天体,让它们围绕自己运转,于是就有了行星和卫星。一个恒星的引力究竟有多大,它的势力范围能远到何处?这不是由它决定的,而是由它旁边是否还存在另一个大天体所决定的。

一个波兰的研究小组很喜欢研究来自太阳系边缘的彗星,他们追溯C/2019 Q4彗星的轨迹后发现,它可能来自于另一个双星系统Kruger 60。大约100万年前,这颗彗星正处于距离Kruger 60双星系统中心大约5.7光年的位置,它就是从那里开始了漫漫征途,来到了太阳系的。从这个研究结果中可以得出结论:这颗彗星原来是Kruger 60双星系统的成员,后来被太阳引力吸了过来。

依据目前的观测技术可以得知,Kruger 60并不是一颗恒星,而是一个双星系统,但这并不妨碍把它看作是一个天体。那么这个系统的周边也该有一个奥尔特云,其中也应该存在很多颗彗星。尽管Kruger 60拥有奥尔特云,但事实并不是那么简单,在它的身边还存在太阳。当它与太阳靠近的时候,太阳引力就有可能把它的奥尔特云里面的彗星牵引过来,这就是一场拔河赛。谁的引力大,谁就能把对方的彗星拉过来。

是太阳的引力大,还是Kruger 60双星系统的引力大,这是由诸多因素决定的,其中最关键的因素是两者之间的距离。虽然Kruger 60系统距离我们13.15光年,但是,在100万年以前并不是这个样子的,那时候两者之间的距离可能会近一些。更重要的因素是,这颗彗星正位于Kruger 60系统中奥尔特云最远的地方,也就是最靠近太阳的地方。那时候,这颗彗星就成为一个摇摆分子。Kruger 60系统和太阳为了争夺它,开始了一场拔河赛,比赛的结果就是太阳获得了胜利,让C/2019 Q4彗星离开了家园,奔向了太阳。

计算后的结果显示,它在100万年前的速度大约为3.43千米/秒。这个速度表明它不是从别处来到这个双星系统的,这里原本就是它的家乡,相反,它是被太阳的引力拽离这里的。

太阳未必是胜利者

C/2019 Q4彗星是乌克兰的业余天文学家发现的,消息一经传开便引起了巨大的轰动,世界上的很多望远镜都对准了它。很多彗星都是在太阳系的大圆盘边缘冲向太阳的,但它不一样,它是从太阳系的上方斜冲下来的,与太阳系圆盘有40多度的斜角。也正是这个角度表明了它的身世绝不简单。刚发现它的时候,人们测算出它的速度大概是1.24万千米/小时。随着它距离太阳越来越近,速度也会越来越快。2019年12月8日,它经过了近日点,然后就从太阳系的大圆盘直穿而过,冲向太阳系的下部。

它的中心是一个大小仅有几百米的冰球,这大大低于人们原来的预期。它带着一团迷雾,那是阳光照射让其表面的水汽蒸发,在背后拖出的痕迹。

太陽在与Kruger 60双星系统的拔河赛中能否获胜,不仅取决于二者之间的距离,还要取决于双方的质量大小。如果仅从质量上来看,很显然,太阳具有优势。

Kruger 60双星系统的2颗成员都是红矮星,红矮星也就是远小于太阳质量且个头很小的恒星,其中A星的质量为太阳的27%,B星的质量为太阳的18%。这2颗大小不一的恒星,都围绕着它们相互的引力中心运转,因此它们之间的距离有时远、有时近,但平均距离是9.5个天文单位。这就相当于太阳到土星的距离,而它们共同的奥尔特云当然会处于更远的地方。

尽管太阳的质量远高于Kruger 60双星系统,引力也该远大于它,但要说C/2019 Q4彗星一定来自于Kruger 60双星系统,目前还存有很多争议。比如,Kruger 60是否拥有行星,因为行星也会在其中起到很大的作用。此外,它们的奥尔特云通常处于它们多远的地方,也是一个未知数。

目前,C/2019 Q4彗星已经离开了太阳系,但在未来的半年时间内人们还可以观测到它,天文学家正密切地关注着它的行踪。如果它真的是2个恒星系统拔河赛的产物,那么完全可以说,人们仅见过一次的其他彗星也可能来自于太阳系之外,也是太阳在与周边恒星的拔河赛中赢来的奖品。

奥尔特云

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