其它恆星入侵太陽系會發生什麼？

太陽系是由由氣體和塵埃組成的原行星盤形成，由於海王星以外的所有天體累積質量都比預期的小得多，而且那裡的天體大多都有傾斜的偏心軌道，因此在外太陽系形成後，很可能有某種過程改變了它的結構。德國波恩的馬普射電天文學研究所Susanne Pfalzner和她的同事們提出了一項研究，該研究表明：對鄰近恆星的近距離飛越可以同時導致觀測到的太陽系外部質量密度較低，並使那裡的天體進入偏心、傾斜的軌道。數值模擬顯示，許多其他高傾角的天體仍在等待發現，也許包括有時被假設的「x行星」，這些發現發表在《天體物理學》上。數十億年前發生的一場近乎災難性的大災難可能塑造了太陽系外部，而內部區域基本未受影響。

博科園-科學科普：來自波恩馬克斯·普朗克射電天文學研究所的研究人員和他們的合作者發現，近距離飛越另一顆恆星可以解釋太陽系外觀測到的許多特徵。該項目的第一作者蘇珊娜·普法茲納(Susanne Pfalzner)說：團隊多年來一直在尋找蒼蠅對其他行星系統的影響，從未考慮過我們可能真的生活在這樣一個系統中，這種模式的優點在於簡單。太陽系形成的基本情景早已為人所知：太陽誕生於由氣體和塵埃組成的坍縮雲團。在這個過程中，形成了一個扁平的圓盤，在這個圓盤中，大行星和小行星、矮行星等較小的物體一起成長。由於圓盤的平直性，除非發生戲劇性的事情，否則這些行星將會在一個平面上運行。

看看海王星軌道右側的太陽系，一切似乎都很好：大多數行星都在相當圓的軌道上運行，它們的軌道傾斜度只有輕微的變化。然而除了海王星，事情變得非常混亂。最大的謎團是矮行星Sedna，它沿著傾斜的、高度偏心的軌道運行，而且離得太遠，不可能被那裡的行星分散。就在海王星軌道之外，另一件奇怪的事情發生了。所有物體的累積質量急劇下降了幾乎三個數量級。這發生在幾乎相同的距離，一切都變得混亂。這可能是巧合，但這種巧合在本質上是罕見的。Susanne Pfalzner和她的同事認為，一顆恆星在早期接近太陽，從太陽的原行星盤中竊取了大部分外部物質，並將其拋入傾斜且偏心的軌道。進行了成千上萬次的計算機模擬，檢查當一顆恆星非常接近並擾亂曾經較大的圓盤時將會發生什麼。

模擬恆星入侵場景，質量為0.5太陽質量，近日點距離為100個天文單位，或擾動恆星150億公里(三倍於太陽和海王星之間的距離)。a)飛越後粒子的平均位置，顯示其軌道偏心的顏色從藍色增加到綠色。b)飛蠅前的粒子位置，從最上面的灰色區域開始有不同的偏心群體(顏色):由於飛蠅事件而沒有束縛的粒子。圖片：S. Pfalzner et al.: The Astrophysical Journal (2018)

事實證明，最適合今天外太陽系的是一顆與太陽質量相同或稍輕(0.5-1倍太陽質量)的擾動恆星，它以大約三倍于海王星的距離飛過。然而，最令人驚訝的發現是，一次飛越不僅解釋了太陽系外天體的奇怪軌道，而且還為太陽系的其他一些無法解釋的特徵提供了自然的解釋，包括海王星和天王星之間的質量比，以及柯伊伯帶兩種截然不同的天體存在。繼續探索所有可能的途徑來解釋外太陽系的結構是很重要的。貝爾法斯特女王大學的Pedro Lacerda說：數據在增加，但仍然太少，所以理論還有很大的發展空間。有一種危險是，一種理論成為事實，不是因為它能更好地解釋數據，而是因為其他壓力。論文表明，目前所知道的很多事情都可以用簡單的恆星飛行來解釋。最大的問題是這種事件發生的可能性。

今天，幸運的是，距離我們幾百倍遠的蒼蠅也很罕見。然而，像我們太陽這樣的恆星通常是在更密集的恆星群中誕生。因此，近距離飛行在遙遠的過去更為普遍。執行另一種模擬，研究小組發現在太陽生命的最初十億年里有20%到30%的機會經歷一次飛行。這並不能最終證明恆星的飛過造成了太陽系外部的混亂，但它可以重現許多觀測結果，而且看起來相對真實。到目前為止，這是最簡單的解釋，如果簡單性是有效性的標誌，這個模型是目前為止最好的候選模型。總之，近距離飛行場景提供了一種現實的替代方案，可以用來解釋太陽系外的非預期特徵。它應該被認為是塑造外太陽系的一種選擇，飛越假說的力在於通過一個單一機制來解釋太陽系的幾個外部特徵。

博科園-科學科普｜ 參考期刊文獻:《Astrophysical Journal》｜研究/來自：馬克斯普朗克協會

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