NASA噴氣推進實驗室的超級電腦模擬程序顯示,大約40億年前一顆擦肩而過的恆星可能造成了太陽系的突兀邊沿,并且在圍繞太陽的遙遠軌道上留下了小的外星天體。
這項研究是由猶他大學的物理學家布朗利和劍橋天文台的天文學家凱尼恩共同發表于12月2日的自然雜志上的。布朗利和凱尼恩模擬了太陽系形成几千萬年后太陽與銀河系中其他恆星相對距離140-190億英里時可能發生的情況。那時我們的太陽系還只是一個旋轉的行星狀圓盤,由氣體、塵埃、石塊以及從更小的物質中誕生的行星組成。
設想一下兩個年輕太陽系的相遇,就像兩把飛速旋轉的圓鋸片互相掠過,外沿與對方急速摩擦。但是對于還是行星狀圓盤的太陽系來說,相遇會導致邊沿碰撞的石塊被壓碎,并拋向各個方向。“在行星狀圓盤極外圍的任何物質都會被劇烈擾動。”布朗利說。
布朗利和凱尼恩總結了這場恆星遭遇戰的剪切運動和重力對決可能導致的几個后果:
1.帶走了太陽系中原本圓形軌道的年輕行星并把它們彈射進更為伸長的軌道。這可以解釋賽德娜的存在。(賽德娜,一顆軌道比冥王星還遠,直徑在600到1000英里的“小行星”。)
2.切斷了庫伯帶外沿從而形成了太陽系的尖銳邊緣。(庫伯帶,由碎石和冰礫組成,起始于海王星軌道之外,并突然終止于距離太陽大約47億英里的地方。)
3.使得我們的太陽及太陽系捕獲到相遇太陽系的行星或更小的物質。賽德娜或許就是一個例子。
天文學家已經尋找了好几年系外行星或他系行星,但是几乎沒人考慮過“有可能最近的系外行星就在我們的太陽系里面”,凱尼恩說。電腦模擬的恆星遭遇戰証明了從對方太陽系俘獲行星的可能性。基于被俘物質軌道的角度和形狀,布朗利和凱尼恩預言了它們的存在地點。在預言點找到被俘物質將會“証明遭遇的發生”,布朗利說。他希望天文學家更仔細地觀察這些外星行星的預言點。
在距離太陽30-50天文單位(即28-47億英里)處,已知有直徑超過600英里的繞日軌道的庫伯帶物體存在。2003年發現的賽德娜與這些寒冷的岩石冰礫相似,但她的軌道距離太陽70-1000天文單位。她的軌道嚴重傾斜,意味著她與其他大行星不在同一平面。賽德娜的軌道同時還非常橢圓或伸長。布朗利認為庫伯帶物體受到海王星重力影響,但海王星本身太遙遠并不足以把賽德娜推上如此奇異的跑道。
是什么導致了賽德娜伸長的軌道?這個問題的答案是布朗利和凱尼恩研究的主要目標。他們的模擬程序顯示賽德娜有5%-10%的可能是誕生在我們的太陽系內,海王星或冥王星附近,然后當太陽系“擦過”其他太陽系的時候被彈射進現在的軌道。
布朗利認為賽德娜也有可能是一顆外星行星,形成于其他太陽系,模擬程序顯示她有1%的機會在星系遭遇時被捕獲。“太陽系邊緣可能存在數以千計類似賽德娜的物體,”布朗利說:“因此外星天體被捕獲的機會將更大。”
庫伯帶突然終止于距離太陽50天文單位的地方,并且“沒有証據顯示庫伯帶的突然終止是自然而然的,”布朗利說。假如我們太陽系的邊緣未曾受到過外界干擾,那么碎片應該隨著與太陽距離的遞增而逐漸縮減。模擬程序顯示星系遭遇可以解釋為什么庫伯帶突然終止于距離太陽50天文單位的地方。
太陽系是否會再次面臨相似遭遇?布朗利認為可能性“几乎為零”,因為太陽與其他恆星的距離不再像以前那么接近了。SpaceFlight Now 12.1 Translated by StarParadise.Net 2004.12
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