许多天文学家认为,由数千颗恒星组成的松散星团,如此处所示的玫瑰星云中的星团NGC2244,是太阳诞生的地方。一项新的研究表明还有另一种可能性。

确定太阳的诞生地变得更加复杂

太阳可能来自一个庞大的、组织松散的氏族,也可能来自一个总是争斗不断的小家庭。

对年轻恒星的新计算机模拟提出了形成太阳系的两条途径。太阳可能是在一个由10,000颗或更多恒星组成的平静的大型星团中形成的,例如现今玫瑰星云中的NGC2244,这一想法与之前的研究一致。或者,研究人员在7月2日的《天体物理学杂志》上报告说,太阳可能来自一个由大约1,000颗恒星组成的剧烈、紧凑的星团,例如昴宿星团。

一颗恒星是形成于紧密、喧闹的星团还是松散的星团中,都会影响其未来的前景。例如,如果一颗恒星诞生时被许多巨大的兄弟姐妹包围,这些兄弟姐妹在星团扩散之前会爆炸成超新星,那么这颗恒星将拥有更多的重元素来建造行星(SN:8/9/19)。

为了确定恒星的诞生地,天文学家考虑了太阳系的化学成分、形状和许多其他因素。密歇根大学安阿伯分校的天体物理学家FredAdams说,大多数研究太阳诞生地的天文学家认为最有可能出现温和的大星协情景,他没有参与这项新工作。

但是大多数以前的研究都没有包括恒星随时间的运动。因此,德国波恩马克斯普朗克射电天文学研究所的天体物理学家SusannePfalzner和KirstenVincke进行了数千次计算机模拟,以了解不同种类的年轻恒星家族产生像我们这样的太阳系的频率。

两人寻找的主要太阳系特征是距恒星最远行星的距离。行星形成盘可以延伸到数百个天文单位,即AU,即地球与太阳之间的距离(SN:7/16/19)。从理论上讲,行星应该能够一直形成到边缘。但太阳的行星物质主要集中在海王星的轨道内。

“海王星所在的30个天文单位处急剧下降,”Pfalzner说。“这不是你对磁盘的期望。”

2018年,Pfalzner和她的同事表明,一颗路过的恒星很久以前就可能截断并扭曲了太阳系的外缘。Pfalzner推断,如果真是这样,它可能有助于指出太阳的诞生环境。关键是要模拟足够密集的分组,使恒星飞越有规律地发生,但又不能太密集以至于相遇发生得太频繁,并在行星长大之前摧毁磁盘。

“我们希望能得到一个答案,”Pfalzner说。“原来有两种可能。”他们彼此截然不同。

大公会的星辰比较多,但是星辰比较分散,一般都是互不干涉。这些协会可以在一起长达1亿年。另一方面,致密星团会看到年轻恒星之间更猛烈的碰撞,并且不会持续那么久。恒星在几百万年内相互推开。

“这篇论文为了解太阳的诞生环境是什么样子开辟了另一个渠道,”亚当斯说,他指的是剧烈的星团概念。

这项新研究并未涵盖致密星团如何影响新生太阳系的方方面面。这些发现并没有说明来自星团中其他恒星的辐射如何侵蚀形成行星的圆盘,例如,这可能缩小了太阳的圆盘,甚至阻止了太阳系的形成。该研究也没有解释在陨石中发现的某些重元素,这些元素被认为来自附近的超新星,因此可能需要太阳来自一个长寿的恒星家族。