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太陽與周邊恒星的拔河賽

2020-05-14 13:38北辰
科學24小時 2020年4期
關鍵詞:雙星彗星引力

北辰

科技時代的天文觀測技術僅僅問世了幾十年,2017年以前,任何來自太陽系以外的天體都還沒有被天文學家觀測到,但是在2017年,一顆長長的太陽系外天體闖進了太陽系,它的長度只有200~300米,就像是一艘?guī)е祟惡闷嫘牡挠钪骘w船,科學家給它起名叫作“奧陌陌”。

2年后的2019年8月,第2顆來自太陽系外的天體出現(xiàn)了。它的編號是C/2019 Q4,這也是一顆拖著長長尾巴的彗星,但它卻不是像“奧陌陌”那樣的小行星。

一般認為,在太陽系的邊緣外側,有一個龐大的奧爾特云包圍著太陽系,那是由太陽系形成之后的殘骸組成的,里面包含著很多小天體。當它們受到太陽引力的影響而變得不穩(wěn)定的時候,就會擺脫束縛沖向太陽。但是C/2019 Q4并不來自奧爾特云,而是來自太陽系以外很遠的地方。之所以這樣說,完全是因為它的行蹤暴露了它的來處。

如果行星的軌道是圓形的,就可以說它的軌道偏心率是0,軌道越是扁長,那么偏心率也就越接近于1。要是偏心率超過3,那么就可以說它來自于太陽系之外了。正因為C/2019 Q4的軌道偏心率超過了3,所以可以判定它來自太陽系以外。但它究竟來自何處,無人能知,也因此成為天文學家最感興趣的話題。

恒星之間的拔河賽

恒星有著巨大的引力,可以捕獲到靠近自己的天體,讓它們圍繞自己運轉,于是就有了行星和衛(wèi)星。一個恒星的引力究竟有多大,它的勢力范圍能遠到何處?這不是由它決定的,而是由它旁邊是否還存在另一個大天體所決定的。

一個波蘭的研究小組很喜歡研究來自太陽系邊緣的彗星,他們追溯C/2019 Q4彗星的軌跡后發(fā)現(xiàn),它可能來自于另一個雙星系統(tǒng)Kruger 60。大約100萬年前,這顆彗星正處于距離Kruger 60雙星系統(tǒng)中心大約5.7光年的位置,它就是從那里開始了漫漫征途,來到了太陽系的。從這個研究結果中可以得出結論:這顆彗星原來是Kruger 60雙星系統(tǒng)的成員,后來被太陽引力吸了過來。

依據(jù)目前的觀測技術可以得知,Kruger 60并不是一顆恒星,而是一個雙星系統(tǒng),但這并不妨礙把它看作是一個天體。那么這個系統(tǒng)的周邊也該有一個奧爾特云,其中也應該存在很多顆彗星。盡管Kruger 60擁有奧爾特云,但事實并不是那么簡單,在它的身邊還存在太陽。當它與太陽靠近的時候,太陽引力就有可能把它的奧爾特云里面的彗星牽引過來,這就是一場拔河賽。誰的引力大,誰就能把對方的彗星拉過來。

是太陽的引力大,還是Kruger 60雙星系統(tǒng)的引力大,這是由諸多因素決定的,其中最關鍵的因素是兩者之間的距離。雖然Kruger 60系統(tǒng)距離我們13.15光年,但是,在100萬年以前并不是這個樣子的,那時候兩者之間的距離可能會近一些。更重要的因素是,這顆彗星正位于Kruger 60系統(tǒng)中奧爾特云最遠的地方,也就是最靠近太陽的地方。那時候,這顆彗星就成為一個搖擺分子。Kruger 60系統(tǒng)和太陽為了爭奪它,開始了一場拔河賽,比賽的結果就是太陽獲得了勝利,讓C/2019 Q4彗星離開了家園,奔向了太陽。

計算后的結果顯示,它在100萬年前的速度大約為3.43千米/秒。這個速度表明它不是從別處來到這個雙星系統(tǒng)的,這里原本就是它的家鄉(xiāng),相反,它是被太陽的引力拽離這里的。

太陽未必是勝利者

C/2019 Q4彗星是烏克蘭的業(yè)余天文學家發(fā)現(xiàn)的,消息一經(jīng)傳開便引起了巨大的轟動,世界上的很多望遠鏡都對準了它。很多彗星都是在太陽系的大圓盤邊緣沖向太陽的,但它不一樣,它是從太陽系的上方斜沖下來的,與太陽系圓盤有40多度的斜角。也正是這個角度表明了它的身世絕不簡單。剛發(fā)現(xiàn)它的時候,人們測算出它的速度大概是1.24萬千米/小時。隨著它距離太陽越來越近,速度也會越來越快。2019年12月8日,它經(jīng)過了近日點,然后就從太陽系的大圓盤直穿而過,沖向太陽系的下部。

它的中心是一個大小僅有幾百米的冰球,這大大低于人們原來的預期。它帶著一團迷霧,那是陽光照射讓其表面的水汽蒸發(fā),在背后拖出的痕跡。

太陽在與Kruger 60雙星系統(tǒng)的拔河賽中能否獲勝,不僅取決于二者之間的距離,還要取決于雙方的質(zhì)量大小。如果僅從質(zhì)量上來看,很顯然,太陽具有優(yōu)勢。

Kruger 60雙星系統(tǒng)的2顆成員都是紅矮星,紅矮星也就是遠小于太陽質(zhì)量且個頭很小的恒星,其中A星的質(zhì)量為太陽的27%,B星的質(zhì)量為太陽的18%。這2顆大小不一的恒星,都圍繞著它們相互的引力中心運轉,因此它們之間的距離有時遠、有時近,但平均距離是9.5個天文單位。這就相當于太陽到土星的距離,而它們共同的奧爾特云當然會處于更遠的地方。

盡管太陽的質(zhì)量遠高于Kruger 60雙星系統(tǒng),引力也該遠大于它,但要說C/2019 Q4彗星一定來自于Kruger 60雙星系統(tǒng),目前還存有很多爭議。比如,Kruger 60是否擁有行星,因為行星也會在其中起到很大的作用。此外,它們的奧爾特云通常處于它們多遠的地方,也是一個未知數(shù)。

目前,C/2019 Q4彗星已經(jīng)離開了太陽系,但在未來的半年時間內(nèi)人們還可以觀測到它,天文學家正密切地關注著它的行蹤。如果它真的是2個恒星系統(tǒng)拔河賽的產(chǎn)物,那么完全可以說,人們僅見過一次的其他彗星也可能來自于太陽系之外,也是太陽在與周邊恒星的拔河賽中贏來的獎品。

奧爾特云

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