舒爾茨星曾近掠太陽 七萬年前人類或可見

由 Eric E. Mamajek 帶領的研究團隊於 2015 年發現,一個名為舒爾茨星的紅矮星-棕矮星雙星系統很可能於 6 萬年前到 8 萬 5 千年前曾進入奧爾特雲內,以約 0.8 光年的近距離掠過太陽。這樣的事件大約每 10 萬年就會發生一次。

宇宙很大。我們住在宇宙的一個島上,這個島有著千億顆恆星,我們的太陽是其中一顆。地球距離太陽大約 8 光分,即使是快如光速,從太陽到地球也要走 8 分鐘。

太陽系的範圍可遠不止於此。海王星距離太陽約 250 光分,即 4 光時 10 光分,光線從太陽要走 4 個多小時才能抵達海王星!而海王星軌道外有眾多小行星,這條延至約 400 光分(差不多 7 光時)外的小行星帶稱為古柏帶,其中三顆矮行星冥王星、妊神星和鳥神星都在古柏帶之中。

不過,古柏帶並非太陽重力控制範圍的極限。在大約 0.8 光年到 3.2 光年遠的地方,整個太陽系被一團稱為奧爾特雲的球狀小行星和彗星包圍。理論上,奧爾特雲是長週期彗星的家鄉。由於奧爾特雲離太陽太遠了,這裡大部分成員都由冰塊構成。

緊接著太陽的重力控制範圍,才是最接近太陽系的恆星(實際上是三星系統)半人馬座 α,古中國天文學稱之為南門二,平均距離太陽 4.37 光年。這個三星系統中最細小的一顆紅矮星叫做比鄰星,名字十分浪漫。比鄰星是距離太陽最接近的恆星,只有 4.22 光年遠。

其實,恆星在天空上的位置並非永恆不變。恆星會誕生、死亡,也會移動。銀河系中所有恆星(連帶其恆星系的一切天體)都在環繞銀河系中心的超大質量黑洞公轉。每顆行星的速度都不一樣,各恆星有時會互相靠近,有時又會互相遠離。我們的太陽系距離銀心約 26,400 光年,要花 2 億 4 千萬年才能環繞銀心走完一圈。

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最近研究顯示,舒爾茨星 7 萬年前的軌跡與雙曲線軌道的小行星輻射點吻合。(Credit: de la Fuente Marcos et al. 2018)

最近,由 Carlos de la Fuente Marcos 帶領的研究團隊發現更有力的證據,顯示舒爾茨星的確很大機會於此時期穿過奧爾特雲,其重力並擾動了一些小行星,使它們從楕圓軌道轉移至雙曲線軌道,被拋出太陽系之外。

如果結合牛頓萬有引力和運動方程,我們會發現所有受重力影響的天體軌跡都必然是圓錐曲線的其中一種。這也是拋物線被稱為拋物線的原因,拋物線就是圓錐曲線的一種。圓錐曲線包括楕圓形、圓形(其實只是楕圓的特例)、拋物線和雙曲線。

環繞太陽運行的行星、小行星、彗星等等,全都是楕圓或圓形軌道。至於只會經過太陽一次的軌道,就是一去不復返的拋物線和雙曲線。因此,如果人造衛星想離開太陽系,我們就必須能以足夠燃料把它們發射進入雙曲線軌道。

Marcos 與其團隊發現的雙曲線軌道小行星,都巧合地有著同一個輻射點。而這個輻射點又剛巧與理論上舒爾茨星於 7 萬年前經過奧爾特雲的方向一致。如果只有時間或方向吻合,就很可能只是巧合;如果時間和方向都吻合的話,就不太可能只是巧合了。

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七萬年前某個夜晚,我們的祖先可能在䌓星點點之中見過舒爾茨星。(Credit: José A. Peñas/SINC)

因此,於 7 萬年前生存的人類,可能曾見證過這 10 萬年一遇的天文事件。不過,雖然說舒爾茨星進入了太陽的重力控制範圍內,但這兩顆矮星非常暗淡,天文學家估計只有在其表面出現恆星耀斑時,才有可能以肉眼看得見。

七萬年前某個夜晚,我們的祖先可能在䌓星點點之中見過舒爾茨星。

Mamajek, E. E., Barenfeld, S. A., Ivanov, V. D., et al. 2015, The Closest Known Flyby of a Star to the Solar System, ApJL, 800, L17

de la Fuente Marcos, C., de la Fuente Marcos, R., & Aarseth, S. J. 2018, Where the Solar system meets the solar neighbourhood: patterns in the distribution of radiants of observed hyperbolic minor bodies, MNRAS, 476, L1

封面圖片:畫家想像中的舒爾茨星雙星系統掠過太陽(左邊小光點)。(Credit: Michael Osadciw/University of Rochester)

By David Yu

David Yu is the father of Simba and an Astrophysicist. He obtained his PhD in Astrophysics from the Max Planck Institute of Extraterrestrial Physics, Germany. He was formerly a postdoc at the KTH Royal Institute of Technology, Sweden, and is currently a lecturer at the University of Hong Kong. He served as the host of the RTHK TV31 programme Science Night, the Depute Editor-in-Chief of the Taiwanese Science Magazine Physics Bimonthly, and the Science Consultant of Stand News. The books he authored include Dr David’s 21 Mysteries of The Universe (2021), Space – A Down-to-Earth Astrophysicist (2021), Time – A Spacetime Journey of Astronomy and Physics (2019), and Secrets from the Stars (2017).

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