模拟结果表明:太阳系可能因与一颗外星恒星的亲密接触而受到震动

摘要:

我们的太阳系可能还残留着与外星极其亲密接触后留下的伤痕。这样的遭遇会撼动外围的天体,甚至可能意味着根本就没有九号行星。太阳系的边缘,在已知最外层行星海王星的轨道之外,是一个混乱的地方。这里到处都是跨海王星天体(TNOs),包括冥王星和塞德娜这样的矮行星,以及成千上万像阿罗科斯这样的小型岩质和冰质天体。

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其中一些天体的行为很怪异,还说不通。有些天体的轨道偏心,或者说非常拉长。还有一些具有高度倾斜的轨道,也就是说,它们在大多数其他天体所依附的轨道盘上下摆动。有几个甚至是逆向运行,与太阳系中几乎所有其他物体的运行方向背道而驰。

为了解释这些偏心现象,天文学家提出了第九大行星的存在,它的质量相当于火星或更大,潜伏在黑暗中。从理论上讲,它的引力影响可能会导致这些迹象,但迄今为止,广泛的搜索并没有发现第九行星的直接踪迹。

现在,荷兰的天文学家提出了一种新的解释--数十亿年前与另一颗恒星的亲密接触。为了验证这个想法,研究小组进行了 3000 多次模拟,模拟不同质量的恒星飞过不同宽度的行星盘时,在不同距离上发生的情况。果然,他们能够重现在现代太阳系中看到的奇怪轨道。

这项研究的合著者阿米斯-戈文德(Amith Govind)说:"我们通过模拟发现,与今天的外太阳系最匹配的是一颗比太阳稍轻的恒星--大约0.8个太阳质量。这颗恒星飞过太阳的距离约为 165 亿公里(103 亿英里)。这大约是地球和太阳之间距离的110倍,比最外层行星海王星距离的4倍还要少一点。"

这听起来似乎很遥远,但在宇宙尺度上,它差之毫厘--它比旅行者号探测器还要近,后者的距离是地球-太阳距离(天文单位,或 AU)的 136 倍多。此前已知的最近距离是肖尔茨星,它掠过的距离超过 50,000 AU。突然间,仅 110 AU 的距离让人感觉像是擦身而过。

当然,恒星不可能不留下痕迹就这样驶过。它不仅会产生今天在 TNOs 上看到的轨道怪异现象,研究小组还发现,许多其他的 TNOs 会被完全弹出太阳系。与此同时,另一些则被抛向了内部,它们可能至今仍留在那里。

"其中一些天体可能被巨行星俘获,成为卫星,"该研究的合著者西蒙-波特吉斯-兹瓦特(Simon Portegies Zwart)说。"这可以解释为什么太阳系外行星有两种不同类型的卫星。"

虽然这种情况是否真的发生在太阳系深处的历史中仍未得到证实,但它确实有一个优点:它可以巧妙地解释几个谜团。恒星的侧扫可以解释近地天体的奇特轨道、九号行星的明显缺失以及气态巨行星卫星的起源。

随着维拉-鲁宾天文台(Vera C. Rubin Observatory)的投入使用,答案可能会在未来几年内揭晓。这台望远镜旨在探测瞬变天体,预计将在外太阳系发现数以万计的新的小天体。如果它发现其中许多天体也有偏心或反向轨道,就能为恒星飞掠提供更多证据。或者,它可能最终找到九号行星本身。

这项研究发表在两篇研究论文中,一篇发表在《自然-天文学上,另一篇发表在《天体物理学杂志通讯》上。在下面的视频中查看混沌模拟。

模拟恒星飞掠塑造外太阳系

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