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为什么说太阳是第三代恒星?

类别:科技 发布时间:2023-04-23 22:07:00 来源:浅语科技

为什么说太阳是第三代恒星,那上一代恒星的残骸(不管是中子星还是黑洞)它现在在哪呢?

故事还要从137亿年前说起……那时的宇宙中几乎只有氢和少量的氦,慢慢地它们形成了一片一片的分子云。在某种扰动下,这些分子云开始聚集成团,随后这团物质便像滚雪球一样越聚越多、越变越大。当聚集到一定程度后,随着核心部位的氢开始聚变,于是宇宙中第一批恒星诞生了,它们也被称为“第三星族星”。

注意:“第三星族星”指的不是第三代恒星,而是第一代!第三代恒星反而是“第一星族星”!

虽然截止目前我们还没有真正见到过第三星族的恒星,但它们长什么样我们还是可以做些推测。对于缺少重元素的首批恒星来说,它们可能会长得虚胖,很多都是百倍太阳质量以上的“大胖子”。因为“营养不良”,元素比较单一,所以恒星内部的聚变反应形式也比较初级,很难产生足够的能量来支撑庞大的身躯。所以呢,这些大家伙的寿命都非常得短,可能数十万年便草草过完一生。

不过经过了这些初代恒星的“粗加工”,此时的宇宙中已经出现了少量的金属元素。这些金属元素很多聚集在星系中心的核球附近,于是在这里含有少量金属元素的第二代恒星诞生了。很快不到1亿岁的宇宙便成了第二代恒星的天下。

注意:这里的每一代恒星仅仅是根据金属元素的含量进行的粗略划分,并不是严格的第一批、第二批。因为分子云的坍缩是随机的,每一代恒星并不是同时诞生也不是同时死掉,恒星的多少多少代更像是我们说的“辈分”。

而且恒星的诞生它和生孩子还不一样,它可能没有所谓的“直系亲属”。构成恒星的原材料除了来源于某一颗上代恒星以外,可能也有其他恒星抛洒出来的物质,甚至包括大爆炸之初的原始星际物质。同理,像如今太阳这样所谓的第三代恒星(也就是第一星族星),构成它们的物质也都来源于此。只是相较于第二代来说,第三代恒星的金属元素含量又更上一层楼。

其实从时间角度也能看出太阳应该属于第三代恒星。因为第一代恒星的寿命是以“万年”来记,这对于已经138亿岁的宇宙来说几乎就是一瞬间。所以第二代恒星的出现时间,从宇宙尺度来说几乎和“爷爷辈”的首批恒星是同时的。因此,假如二代恒星能活到今天的话,它至少也是个百亿岁的“老人”了。而我们的太阳如今还不到50亿岁,仅仅是个“中年人”,由此可见它的“辈分”大概率也属于“孙子辈”。

对于第三代恒星来说它们的个头已经相当小了,但小有小的好,就是寿命超级长。尤其是那些小不点儿红矮星,由于聚变反应非常的缓慢,它们的寿命通常可以达到千亿甚至是万亿年,这才是真正的“寿与天齐”。正所谓“世界是你们的,也是我们的,但是归根结底是这帮孙子们的”。

综上所述,想要寻找太阳的上一代残骸,目前面临两个问题:首先是它可能根本没有“直系亲属”;其次,经过了50亿年的漫长岁月,如今的宇宙早已是沧海桑田。要知道,太阳系差不多每2亿年就能绕银河系中心转一圈。也就是说,从太阳诞生到现在,它至少已经转了十几、二十圈了,更别说在这中间银河系还经历过吞并矮星系等各种杂七杂八的事件。可见想给太阳寻亲是件极其困难的事。

虽然“亲生父母”不好找,但是我们可以尝试找一找和太阳一起出生的兄弟姐妹。

通常来说大部分的恒星都是在分子云中成群结队诞生的,我们的太阳也不例外。这个故事要从46亿年前说起……当时在银河系的某个角落,这里弥散着一片巨大的分子云。这片分子云可能来源于上代恒星抛洒的残余物质,也可能包含着原始的星际物质,总之在这里大大小小的恒星正在一个接一个地扎堆儿出现。很快,一个疏散星团便这样诞生了。

不像球状星团那种恒星的养老院,疏散星团完全就是个幼儿园。只是有个别恒星长地飞快(大质量恒星),同伴还在上小班呢,它却已经到了耄耋之年。

某天我们的太阳正在和小伙伴愉快地玩耍,这时旁边有个“大个子”竟突然自爆了。这一爆不要紧,不但把太阳系的黄道面吹歪了,内部很多小天体的轨道也因此变得离谱。比如轨道偏心率极高的小行星塞德娜,它的近日点和远日点现在差了有八百多个天文单位。

疏散星团本来就很松散,经过超新星这么一炸,完了再加上周围其他分子云的引力拉扯,很快原本的星团便开始破裂。大约只过了1亿年,随着星团的解体,一种更为松散的被称为“星协”的结构出现了。

星协是一群已经解除了引力束缚,但是仍然沿着相同方向运动着的年轻恒星。因为它源于之前的疏散星团,相当于这群小朋友已经从幼儿园毕业,开始上学了。不过象牙塔的生活也是短暂的,过不了几亿年,这些小恒星就要一个个地迈入宇宙这个大社会,开始独自闯荡。

由于这些恒星来自同一片分子云,在某些化学元素上有着共同的特征,加上在早先运动上它们也有着共同的方向,再考虑到年龄上它们也不会相差得太悬殊,或许从这些方面我们可以找到当年兄弟恒星的蛛丝马迹。

2014年,《天体物理学杂志》上发表了一篇论文,一组研究团队声称他们或许找到了太阳的第一个兄弟恒星——HD162826。

这颗恒星位于武仙座,目前距离我们 110光年。这是一颗处于晚期的 F型矮星,目前个头比太阳稍大,质量和太阳相当。无论从化学成分还是轨道的动力学分析,HD162826是目前与太阳最为同源的一颗恒星。

这样一颗与太阳同宗同源的恒星,它周围有没有类似的行星呢?很可惜,目前在它附近我们并没有观测到任何行星。而且天文学家推测,无论是距离较近的热木星,还是距离更远的气态巨行星,这里都不太可能出现。不过存在小一点的类地行星,倒不是没有可能。面对一颗处于演化晚期的“太阳”,不知道那个星球上的文明会有何感想。

虽然现在我们只找到了一个太阳的兄弟,但其实太阳的兄弟姐妹可能远比想象的要多。早先人们估计,当初和太阳一同诞生的恒星可能在 500个左右,但后续研究认为,这个数字可能要高一个数量级,大约 2000到20000个。

不过这里面和太阳规模相当的并不多,大部分都是些零点几倍太阳质量的红矮星。对于这类小质量的 M型矮星,目前我们还没有太多办法对其进行详细的化学成分分析,所以它们是否是太阳的兄弟姐妹很难去辨识。

好消息是,欧航局的盖亚任务将会在太阳“寻亲”方面起到关键作用,因为它最重要的目标之一就是要绘制一幅包含10亿颗恒星的银河系三维地图。

由于盖亚望远镜大约是以半年为节奏进行拍摄,这样就可以记录恒星的运动数据,从而推测其以往的轨迹,这样一来就方便找到在特定时期与我们太阳有过交集的那些恒星。之后如果再能从化学指纹上进行辨识,找到那些走散的“兄弟姐妹”或许将指日可待。

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