[圖文]發現110光年外太陽兄弟 | 陽光歷史

 

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[圖文]發現110光年外太陽兄弟

2016年04月24日 宇宙奧秘-短篇 暫無評論 閱讀 97 次



恆星一般都會成群出現,我們的太陽也是一樣。我們在整個銀河系中到處觀察到這一現象,獵戶座中的「四邊形星團」便是其中較為著名的案例。然而當初生的恆星發出自己最初的光芒之時,它們相互之間的引力作用也開始讓它們互相排擠,離開自己最初的誕生地,進入廣袤的宇宙空間。

  儘管這些恆星在太空中運行的距離超過數千光年,但它們的身上仍舊帶著有關它們出生地的信息,這些信息被隱藏在它們的大氣化學成分以及空間運動模式之中。天文學家們長期以來一直致力於搜尋太陽早已失散的「兄弟姐妹」,並且他們已經鎖定了幾個可能的目標。而現在,利用這些線索,科學家們首次認為他們已經最終確認了其中的一顆。

  德州大學奧斯丁分校的伊凡·拉米雷茲(Ivan Ramirez)和他的研究組使用位於德克薩斯州麥克唐納天文台以及設在智利的拉斯·坎帕納斯天文台的高分辨率光譜觀測設備對30顆疑似「太陽兄弟」的恆星候選對像進行了觀測。但必須注意的是,本文中所說的「太陽兄弟」並非是指與太陽「相似」。太空中與太陽在質量,光度以及組成方面與太陽相似的恆星是非常普遍存在的,但它們的起源地不同。

  一般而言,恆星比較多的會形成於一個疏散星團之中,這是一群形成於同一個星際氣體雲團的年輕恆星。這一氣體雲團的化學元素丰度特徵會被保存在新生的年輕恆星之中。這些特徵是以那些比氦更重的元素的丰度來表示的。

  然而疏散星團一般只能持續存在數億年的時間,這些恆星會隨著時間推移而逐漸向外擴散。太陽本身已經有45.7億年的歷史,因此它最初所在的疏散星團已經有足夠的時間展開擴散。

  然而幸運的是,天文學家們並不需要根據地址去尋找這些太陽的兄弟們。通過測量恆星在太空中的運動,天文學家們可以逆轉它們的運動並觀察在太陽形成的時期哪些恆星大致處於同一位置。你可以想像觀看一幕爆炸場景的影片,當你倒轉磁帶時,你會發現那些被炸而散開的物質開始逆轉,重新聚攏到一起。這裡也是同樣的道理。然而要這樣做,首先你必須確保擁有正確的銀河系引力場模型,因為它會對恆星的運動造成影響。拉米雷茲和他的研究組測量了這30顆候選恆星的運動,並據此得以逆轉時間。

  接下來,天文學家們對每一顆恆星的大氣化學成分進行精確地測量。要想被確認為太陽的「兄弟」,這顆恆星在大約46億年之前的位置必須與太陽當時的位置相切合,但與此同時這顆恆星的年齡也必須是與太陽相同的,另外它的化學成分丰度,如鐵,硅,氧和其他重元素的丰度都應當是相接近的。


  在通過這一測試關之後,原本的30顆候選恆星只剩下兩顆的化學成分是與太陽的化學成分相吻合的。並且其中只有一顆,也就是HD 162826的形成位置與原始太陽的形成位置相吻合。因此,恆星HD 162826便成為迄今已知作為「太陽兄弟」的最佳候選者。這顆恆星質量比太陽大15%左右,也就是說這是太陽的大哥。它距離太陽的距離大約是110光年,相對來說這個距離還比較近,星等是6.7等,位於武仙座方向。

  研究組還發現,與其費盡心思地去逐一測量盡可能多的元素,最快捷的方式其實就是從中選擇一部分在不同恆星之間差異較大的元素進行測量。這樣的元素之一便是鋇。只需要借助中等分辨率的光譜儀設備便可以開展這樣的觀測。

  儘管恆星HD 162826的質量比太陽稍大,拉米雷茲的研究組認為太陽的大部分兄弟姐妹將會是小質量的M型恆星,因為這類恆星是宇宙中最普遍的恆星類型。但依靠現有的技術可能還難以發現這樣的「小兄弟」——M型恆星的光譜線太過密集且難以分析,並且它們本身也都非常暗淡。然而隨著歐洲空間局發射的蓋亞探測器升空,天文學家們將有機會對距離較近範圍內數以百萬計的M型恆星進行精確測量,並從中識別出那些可能是太陽「兄弟」的成員。


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