尋找太陽(yáng)長(zhǎng)期失散的同胞兄妹

我們的太陽(yáng)是一顆孤獨(dú)的恒星，它發(fā)出的光要經(jīng)過(guò)4年多的時(shí)間才能穿越太空抵達(dá)最近的恒星——半人馬座α星。當(dāng)然情況也并非總是如此，把時(shí)針撥回到46億年前，形成太陽(yáng)的同一團(tuán)氣體和塵埃也同樣孕育了一大堆別的天體，也就是太陽(yáng)的同胞兄妹。產(chǎn)生太陽(yáng)的星際云早已消失，但是由它生成的大多數(shù)恒星仍在銀河系的某些地方閃爍發(fā)光?！拔冶粴v史上發(fā)生的事情完全迷倒了！”位于新威爾士的悉尼大學(xué)研究小組成員 Joss Bland Hawthorn說(shuō)：“我想知道我能不能分辨出那些是與太陽(yáng)一起誕生的恒星。”有一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題尚有疑問(wèn)：太陽(yáng)系是怎樣產(chǎn)生一顆像地球這樣的行星的呢？有證據(jù)證明太陽(yáng)是由銀河系構(gòu)成物的殘余碎礫生成的一批天體中的一個(gè)。這些原始的隕石保留了某些成分，而這些成分只有當(dāng)一顆恒星發(fā)生超新星爆炸，產(chǎn)生放射性同位素衰變時(shí)才能生成。它還給出了其他信息：天文學(xué)家觀察到恒星或者以松散的若干組，每組由十來(lái)個(gè)質(zhì)量與太陽(yáng)相仿或略小一些的恒星組成，或者有幾個(gè)巨大的星云組成，星云內(nèi)的恒星質(zhì)量相差懸殊。這個(gè)隕石保留了一個(gè)巨大恒星的殘留物，從而指證了太陽(yáng)的嬰兒期也曾是一個(gè)巨大的星云團(tuán)。

2010年，在 Ann Arbor 的Michigan大學(xué)的Fred Adams回顧了現(xiàn)存的太陽(yáng)系演化歷史的全部信息資料，得出結(jié)論：太陽(yáng)的恒星云團(tuán)至少有1 000個(gè)成員。尋找太陽(yáng)同胞兄妹并非一件易事，對(duì)于有著數(shù)千億顆星球的星系來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)兄妹的數(shù)量實(shí)在是微乎其微。但是歷史對(duì)他們并不仁慈。一個(gè)新的星團(tuán)一旦形成，它就會(huì)融入到一個(gè)星系之中，星系就會(huì)把它弄得支離破碎。最大的星云質(zhì)量是太陽(yáng)質(zhì)量的幾百萬(wàn)倍，引力能夠把這些恒星輕松地?cái)S入到星系之中。恒星爆炸使得情況發(fā)生變化。一個(gè)星團(tuán)是由引力聚集在一起的，因此當(dāng)恒星爆炸向太空拋射物質(zhì)時(shí)，質(zhì)量的損失會(huì)使得星團(tuán)的引力減小。從星團(tuán)穿過(guò)的恒星也會(huì)拽拉云團(tuán)，它們的拉力會(huì)吸引單獨(dú)的恒星離開星團(tuán)，最終結(jié)果是星團(tuán)里恒星之間的相互作用會(huì)把最輕的個(gè)體甩出星團(tuán)。46億年后，星團(tuán)里相互作用的力耗盡了孕育太陽(yáng)的云團(tuán)，奪走了云團(tuán)里的恒星，甚至包括位于云團(tuán)另一側(cè)的恒星。就像把一滴紅染料滴入海洋，一小時(shí)后再去尋覓，這種漫無(wú)目標(biāo)之感與現(xiàn)在要尋找太陽(yáng)的同胞恒星是相似的。

有一個(gè)好消息傳來(lái)，并不是太陽(yáng)的全體同胞兄妹都離得如此遙不可及。2009年位于 Netherland的Leiden 大學(xué)的Simon Portagies Zwart 實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)模擬大恒星團(tuán)，觀察太陽(yáng)的同胞兄妹會(huì)在哪里壽終正寢。他估計(jì)還有10～60個(gè)恒星如今仍存在距離我們 330光年的區(qū)域內(nèi)。在這個(gè)距離，一顆類日恒星我們用雙筒望遠(yuǎn)鏡便可以觀察到。并不是每個(gè)人都贊成這種觀點(diǎn)。俄羅斯聯(lián)邦大學(xué) Yury Mishurov 和 Irina Acharova 認(rèn)為這種說(shuō)法過(guò)于樂(lè)觀。2010年他們提出這種模型過(guò)于簡(jiǎn)單，沒(méi)有考慮銀河系旋臂的影響，因?yàn)殂y河系旋臂會(huì)將恒星打散。他們的模擬結(jié)果顯示，僅僅有幾個(gè)太陽(yáng)同胞兄妹留在附近。為了尋找它們，Bland Hawthorn和他的同事們寄希望于新儀器HERMES。HERMES安裝在新威爾士賽丁泉天文臺(tái)的英澳望遠(yuǎn)鏡上，將探測(cè)得到20 000光年范圍內(nèi)近一百萬(wàn)顆恒星的化學(xué)組成。從2013年開始，HERMES將測(cè)量所有它所觀測(cè)到的恒星的25種化學(xué)元素的豐度，其中蘊(yùn)含著恒星起源的秘密。通過(guò)研究這些元素，Bland Hawthorn和他的同事希望可以發(fā)現(xiàn)那些與太陽(yáng)化學(xué)成分一樣的恒星。他們希望用十年的時(shí)間來(lái)解決這一問(wèn)題。

然而，僅僅從HERMES得到的結(jié)果可能還不充分。根據(jù)運(yùn)動(dòng)定律，太陽(yáng)的同胞兄妹會(huì)沿著與太陽(yáng)類似的軌道繞星團(tuán)運(yùn)行。為了確定一個(gè)真正的太陽(yáng)的同胞恒星，研究人員將需要把有關(guān)恒星的化學(xué)成分信息與它們的速度測(cè)量值綜合起來(lái)考慮。歐洲空間局將在 2013年發(fā)射Gaia空間探測(cè)器來(lái)測(cè)量恒星的速度。

在此之前，位于美國(guó)新墨西哥州的 Apache Point 天文臺(tái)的小項(xiàng)目APOGEE或許會(huì)先獲成功。該項(xiàng)目的目標(biāo)是通過(guò)觀察100 000顆恒星來(lái)破譯銀河系的歷史。它將測(cè)量15種化學(xué)元素的豐度，雖然看上去這與確定太陽(yáng)同胞并沒(méi)有必然的關(guān)系。“這些恒星是由一個(gè)模子出來(lái)的可能性非常大?！眮?lái)自位于夏洛茨維爾的弗吉尼亞大學(xué)的Steven Majewsk說(shuō)。

[雙木據(jù)New Scientist, 2012-04-11]