假如今晚太阳落下,另一颗太阳却从地平线上升起来,你还会觉得太阳系很熟悉吗?“我们的太阳有个双胞胎”听着像电影,可哈佛研究人员确实提出过相关设想。最让人想追下去的,是它与太阳系最远处的一片冰冷世界有关。网上甚至有人把故事讲成:第二个太阳,现在就躲在奥尔特云里。
可翻开原始研究,剧情突然换了方向。科学家讨论的是太阳早年可能拥有一颗后来失散的伴星,没有拍到奥尔特云里另一颗正在发光的太阳。现在太阳系只有一颗被确认的恒星。让人好奇的问题于是变成了:如果那位“家人”曾经存在,它帮太阳做过什么,又怎么会在46亿年的历史里走丢?
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故事要从彗星讲起。有些彗星像定期回来的老客人,有些却从极远处闯进内太阳系,轨道方向也不整齐。天文学家据此推想,太阳外围可能有一个庞大的冰质小天体储库,叫奥尔特云。它仍是理论推断,没有被直接拍到全貌。
它的距离大得让行星地图失去直觉。地球到太阳是一个天文单位,海王星在约30个天文单位的位置;奥尔特云的内侧通常估在数千个天文单位,外侧可能达到数万乃至十万个。这些边界还有不确定性。若把地球轨道缩成桌面上的一个圈,最外层冰天体就已经跑到桌子之外很远很远。
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这么大一片外围从哪里来?常见解释包括早期行星把小天体散射出去,邻近恒星的引力和银河系环境再改变它们的轨道。过程很长,也很复杂,不能用“太阳边上掉了一层冰屑”就讲完。2020年,阿米尔·西拉杰和阿维·勒布提出,太阳若曾与另一颗恒星搭档,可能帮助解释这个遥远储库的形成。
两颗恒星为什么更有帮助?抓住一个原本经过的天体,需要改变它的运动能量,单颗恒星并不会随便把每个路人变成常住居民。在含有多颗天体的引力相互作用里,能量可以重新分配,有的成员离开,有的留下。双星提供了更多这样的机会,研究者认为这可能提高捕获外围小天体的效率。
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想象一场引力版的换乘:远处的小冰块进入年轻恒星群,一路受到不同成员拉扯,最后有一些留在太阳附近。双星模型的价值,在于它能提出可计算、可与外围天体分布比较的方案,而非用一个漂亮故事盖住所有未知。
太阳的出生环境,也可能比今天热闹得多。恒星往往在巨大的气体尘埃云中成批形成,年轻邻居相距较近,容易互相影响。我们看到的是几十亿年后的家庭照,成员早年的关系,要从运动、成分和遗留小天体里慢慢找线索。
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如果真有伴星,为什么没有一直绕着太阳?早期星团里经过的其他恒星,可能改变双星成员的运动,把较松散的组合拆开。两颗星从此各走各的路,太阳带着行星继续绕银河系运行。这里的“失散”不需要爆炸,也不要求伴星灭亡,一次足够强的引力扰动,就可能把原来的共同轨道改掉。
按这个设想,它今天可能在银河系某处,未必还靠近太阳。我们不知道哪颗星就是那位失散的成员,因为模型没有递交一张已确认的身份照片。要找到它,需要不止颜色和大小相似,还得考虑成分、年龄、运动及出生环境。夜空中类太阳恒星不少,长得像并不足以证明曾经是一家人。
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那“奥尔特云里藏着另一个太阳”是怎么来的?很可能把两条不同的故事拼到了一起:一条谈早年失去的伴星,一条谈远方是否存在尚未发现的太阳伴星。它们讨论的时间、质量和目的都可能不同。把“太阳可能曾有”改成“太阳现在就有”,只删掉几个字,科学含义却整个变了。
历史上确实有人提出过假想的远方伴星,例如常被叫作“复仇女神星”的设想,尝试把某些灭绝周期与彗星扰动联系起来。但这个天体没有得到确认,相关周期解释也不能当作既定事实。
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它可能发出可见光或红外辐射,位置随时间变化,还可能在引力上影响附近天体。小行星藏得暗,和一颗太阳质量级恒星躲得无影无踪,难度不是一回事。天文学家会换不同波段看天空,而不是仅凭肉眼没看见,就给它发隐藏成功的证书。
NASA的WISE红外巡天曾专门帮助搜寻太阳系外围的大型天体。2014年公布的结果,没有找到能够支持某些“行星X”或伴星设想的目标,并对一定距离内的巨大天体给出排除限制。
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还有一个常被混进来的角色:第九行星。它是依据某些外围天体轨道特征等线索讨论的假想行星,尚未得到确认。行星与恒星差别很大,不能把名字里都带一个“另一个”,就直接当成同一位嫌疑人。早年双星模型也讨论过捕获外围成员的可能,但没有因此证明第九行星已经找到了。
如果太阳早年真是双星,地球当时会看到两个明亮太阳吗?也不能直接下结论。天空亮度取决于伴星多远、多亮,地球处于什么形成阶段,双星怎样运行。这套模型没有保证电影里两轮落日的景象。把任何双星都画成两颗太阳紧挨着照地球,是视觉上方便,物理条件却可能差得很远。
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它对今天的生活意味着什么?至少没有证据支持另一颗太阳正在奥尔特云中逼近,或即将给地球带来第二个白天。研究主要在追索太阳系的过去,试图解释外围天体怎样积累。早年伴星若存在,也不等于现在还在远处拉着太阳,更不能由此推出每隔一段时间它就安排一场地球灾难。
真正值得期待的,是更多外围天体数据。轨道怎样分布,哪些更像被散射,哪些可能经历捕获,不同形成模型能否给出更吻合的结果,都会帮助研究者筛选解释。新观测可以支持某种方案,也可以让它失去优势。这种等待比“藏着一颗太阳,马上揭晓”慢,却有办法让答案一步步变清楚。
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现在回看题目,太阳可能曾经不孤独,是一个有研究根据的假说;另一个太阳就在奥尔特云,是没有被原始研究确认的说法。我们知道前者怎样提出,也知道它缺什么证据。这两个部分同时讲清楚,失散伴星的故事才不会从探索太阳的身世,滑成一个让人误以为天上马上多出火球的预告。
明天太阳照常升起,还是那颗熟悉的恒星。但它年轻时的环境,可能远没有今天这么清静。那些偶尔拖着长尾巴回来的彗星,也许保存着太阳系童年的碎片。失散的伴星到底有没有,尚无定论;光是能从冰冷小天体的轨道里追问太阳的过去,就已经比凭空多画一颗太阳更有意思。
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