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比“三体”还多一倍的“六体”,了解一下

来源:科技日报2021-02-23 09:24

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  NASA

  六恒星系统中的每一对恒星距离都比较近,如果存在行星围绕其中单颗恒星运转,那么这颗行星上将很难有生命存在。

  ——张曾华 南京大学天文与空间科学学院副教授

  ◎实习记者 于紫月

  “文明只能在持续时间较长的、气候温暖的恒纪元里发展。大部分时间里,人们集体脱水贮存起来,当较长的恒纪元到来时,再集体浸泡复活,开始生产和建设。”这是小说《三体》中的一个片段。谁也不清楚,三体世界明日的天空中会有几颗太阳,迎来的是酷暑、严寒,还是期盼已久的暖风。3颗太阳让三体人活在无尽的恐惧当中。

  然而,浩瀚宇宙中,如这般由3颗恒星组成的系统并不少见,人们还发现过恒星数量更多的系统。据外媒1月27日报道,一个由美国国家航空航天局(NASA)领导的研究团队,首次发现了一个相互掩食的六恒星系统TYC 7037-89-1。相关研究论文已被国际期刊《天文学杂志》接收。

  两两掩食 如舞池中的三对情侣

  此次新发现的六恒星系统位于波江星座,它们两两一组,相互绕转。

  当然,该系统之所以被认定为六恒星系统,而非3个双星系统,是因为它们之间的牵绊比简单的双星系统深得多。

  这6颗恒星内部共有三级结构,像极了同一个圈子的人背着朋友和其他人偷偷建的不同微信群。

  6颗恒星两两配对绕转,宛如舞池中正在跳华尔兹的三对情侣,组成3个固定的双星系统,此为第一级结构。

  为了便于理解,我们姑且将每对情侣都看成一个整体,以“A夫妇”“B夫妇”和“C夫妇”代称。研究显示,“A夫妇”的轨道周期仅为1.3天,也就是说,“A夫妇”二人每隔1.3天就相互绕转一圈。“B夫妇”与“C夫妇”的轨道周期分别是1.6天、8.2天。

  “A夫妇”与“C夫妇”离得近、关系好,他们也在相互绕转,此为第二级结构。AC系统的轨道周期便长了许多,大约为4年。

  AC两对“夫妇”还可以再组成一个整体,与距离远一些的“B夫妇”相互绕转,此为第三级结构。他们的轨道周期更长,大约为2000年。

  “宇宙中多颗恒星在一起的现象非常普遍。”北京大学物理学院天文学系副主任张华伟研究员在接受科技日报记者采访时表示,根据现有观测数据,银河系中大量的恒星都有“小伙伴”,多处于双星系统中。三星、四星系统也少量存在。此前也发现过六恒星系统,如肉眼可见的双子座α星(中国星官名为北河二)。当然,宇宙中还存在更为庞大的多星系统,最极端的例子当属疏散星团和球状星团,前者坐拥几百、上千颗恒星,后者甚至由几百万颗恒星组成。

  “此次发现的六星系统独特之处在于,这三对恒星都是相互掩食的。”张华伟说。

  南京大学天文与空间科学学院副教授张曾华同样指出了这一点。他告诉记者,如果从舞池外观察这三对恒星“夫妇”,你会发现每一对“夫妇”转圈时总会有一些时刻,一个人恰好挡住了另外一个人,这就是掩食。金星凌日就是典型的掩食现象。

  “这是一个绝妙的巧合,即地球恰好与该六星系统在同一轨道平面上。”张曾华表示,此前发现的北河二的6颗恒星没有出现掩食现象,原因就是我们与其轨道平面不同。我们观测北河二,不像是站在舞池外围平视望向舞池中央,而像是倒挂在天花板上俯视它。

  TESS立功 周期性光变甄别多星系统

  科学家如何在璀璨群星中找出这一独特的多星系统?这要归功于美国在2018年发射的太空望远镜——凌日系外行星巡天望远镜(TESS)。

  受限于探测目标的距离与望远镜的分辨率,六恒星系统在TESS眼中仅是一个光斑,但它们相互遮挡时会使这颗光斑的亮度产生周期性改变,从而使得研究人员确定这是一个多星系统,而非单颗恒星。

  利用周期性光变规律,研究人员测算出了这6颗恒星的相关参数,这一系统的真容逐渐变得清晰起来。三对恒星皆为“一胖一瘦”的组合,“胖”星的质量和直径比太阳稍大,“瘦”星则比太阳稍小一些。

  这样的多恒星系统是怎样形成的?学界一直在研究和探讨。

  张曾华告诉记者,目前主流的多恒星系统形成模型主要有两种,一种是“青梅竹马”,另一种是“一见钟情”。

  恒星通常是批量形成的。最初,气体云塌缩形成原恒星,原恒星相互吸引,最终可诞生成千上万颗恒星。这些恒星处于不规则运动中,有些距离近的恒星因较强的引力而逐渐靠近,可演化为双星系统,少数情况下也会出现多星系统。此为“青梅竹马”型。

  当然,并非所有的“暧昧”都有始有终,有些分离较远、引力约束不牢固的系统可能会受到其他恒星的干扰,变得不稳定,最终的结果就是有星“出轨”,“多角恋”变“两角恋”,或者两情侣最终劳燕分飞。

  如果一颗恒星质量较大,当个头比它小很多的恒星掠过时,有可能被其捕获。这两颗恒星虽然年龄不同,却一见如故、惺惺相惜,此为“一见钟情”型。

  事实上,在以光年为丈量单位的宇宙中,恒星的平均移动速度只有几十千米/秒,慢得几乎与《疯狂动物城》中的树懒一样。速度慢就决定了两颗恒星邂逅的几率小得可怜,因此“一见钟情”型发生的概率相对“青梅竹马”型更小。

  “再者,由于此次发现的新系统中,六颗恒星质量相差不大,因此其形成机制可能更倾向于第一种。”张曾华说。

  多颗太阳 生存环境或恶劣非凡

  目前科学家还没有发现该六恒星系统中有行星存在的迹象。但如果假设该系统中存在行星,而我们又恰好生活在这颗行星上,会不会面临比三体人更恐怖的生存环境?

  答案是肯定的。

  张华伟表示,小说中三体人的无数个文明皆因测不准3颗太阳与三体人所在行星的运行规律而消亡,而六恒星系统远比三恒星系统复杂。

  “该系统中的每一对恒星距离都比较近,如果存在行星围绕单颗恒星运转,那么这颗行星上将很难有生命存在,因为最近距离的这两颗巨大而炙热的太阳会让行星如被架在火炉上烘烤一般。”张曾华说。

  张曾华推测,如果行星围绕双星系统运转,那么我们将看到2个太阳或4个太阳。原因在于ABC三对双星系统中,AC距离较近,B则远很多。如果行星围绕A或C系统运转,就会看到A和C系统的4个太阳;如果行星围绕B运转,估计只能看到B系统的这两个太阳,AC系统很有可能以4颗亮星的形式闪耀于天空中。

  “要看到这样的景象,首先对行星轨道有严格的要求。”张曾华补充道。第一,行星需要离开双星或四星系统足够远,才能保证自己的轨道是稳定的。第二,行星需要在多星系统外的宜居带内,既不会太冷也不会太热,可以维持液态水。好在AC四星系统周围的宜居带刚好足够远,可以存在稳定的行星轨道。当然B双星系统的宜居带内也可以存在稳定的行星轨道。最后,如果要孕育生命,对行星本身也有很高的要求。比如,宜居带内的行星需要是一个类地行星,具有岩石的外壳;行星需要有大气,而且大气成分和环境适合高等生命存在等。

  当然,任何的引力扰动都有可能改变行星原本的运行轨道,也许会让这颗行星更靠近主恒星,也有可能将它“踢”得更远。

  与命运飘忽不定的行星相对,这六颗恒星的演化似乎短时间内不会出现太大改变。

  “通常,恒星质量越大,其演化进程越快。这6颗恒星质量均与单个太阳质量相近,其各自的演化速度也将跟太阳差不多。而太阳寿命长达约100亿年,由此可见系统中每颗恒星还将以现有的状态存续很长时间。”张华伟表示,这6颗恒星的相对关系也可能基本稳定。总而言之,它们的质量相对较小,也相差不大,短期内应该不会发生超新星爆发、相互碰撞等剧烈事件。

  也许等时光流逝、你我老去,再去回眸这六颗星,它们依然悬于浩渺星河中,岿然不动。百年岁月流金,之于它们,只是瞬间。

[ 责编:武玥彤 ]
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