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银河系里有两个太阳吗?一个普通人的宇宙漫游笔记

昨天晚上在阳台晾衣服,抬头看见几颗星星,突然想到一个莫名其妙的问题——银河系里会不会有两个太阳?不是那种很远很远的恒星,而是像我们头顶这个太阳一样,实打实挂在天空上,照得大地暖洋洋的那种,如果真有第二个太阳,那地球上的人看到的天空会是什么样?

我放下湿衣服,打开手机开始查资料,这一查倒好,直接给我整兴奋了。

咱们得先搞清楚一件事,银河系里有没有两个恒星凑成一对的?当然有,而且多到离谱,天文学家现在估算,银河系里大概有两千亿到四千亿颗恒星,其中至少一半以上都生活在双星系统或者多星系统里,换句话说,宇宙里的"独生子女"恒星其实是少数派,真正的常态是兄弟姐妹们抱团过日子的双星甚至三星系统,像我们的太阳这样孤零零一颗星反而有点特殊。

你看,问题到这就不只是"有没有"了,而是"有多少"和"长什么样"。

双星系统到底是怎么回事

我得先把这个讲清楚,因为很多人(包括以前的我)一听到"两个太阳",脑子里浮现的画面是天上挂俩大火球,像科幻电影海报那样。

实际上的双星系统,是两个恒星围绕着它们共同的质心转,不是一个大太阳带着一个小太阳转,而是两个质量差不多的恒星跳着缓慢的宇宙华尔兹,一起绕着中间那个看不见的平衡点旋转,有时候质量差距大一点,其中一颗更亮更大,另一颗暗一些小一些;有时候两颗差不多,你甚至分不清谁主谁次。

来,我们把银河系里比较有名的双星系统盘一盘:

系统名称 距离我们 成员特征
天狼星系统 6光年 天狼星A是夜空最亮恒星,天狼星B是一颗白矮星
南门二系统 37光年 其实是三合星,其中比邻星是离我们最近的恒星
北河二 51光年 肉眼能看到的"一颗星"其实是六颗星组成的复杂系统
天鹅座X-1 约6000光年 一颗超巨星加一个黑洞,著名的X射线源

天狼星的故事特别有意思,埃及人几千年前就注意到天狼星了,尼罗河泛滥的时间跟天狼星的日出前升起有直接关系,但直到1844年,德国天文学家贝塞尔才发现天狼星的轨道有微小的摆动,他大胆推测天狼星旁边一定有个看不见的伴星在拉扯它,1862年,望远镜终于观测到了那颗暗淡的白矮星伴侣,贝塞尔的预言被证实了,这种通过引力扰动来"发现"看不见天体方法后来成了天文学家的看家本事。

南门二就更近了,但它藏着一个让人心痒痒的秘密,比邻星b这颗行星,就在比邻星的宜居带里,质量跟地球差不多,如果那上面有生命,他们看到的天空里同时有两颗明亮的恒星——南门二A和南门二B,想想就让人起鸡皮疙瘩。

第二个太阳挂在天上是什么体验

聊完科学事实,我们得发挥一下想象力,假设太阳系真的处在一个双星系统里,地球上的人会看见什么?

如果两颗恒星距离很远——比如相隔几百个天文单位,那第二个太阳看起来可能就是一颗特别亮的"星星",亮度可能超过满月,但远不足以把黑夜变成白天,它会投下淡淡的影子,也许古人会把它当成神灵的化身,围绕它产生无数神话。

银河系里有两个太阳吗?一个普通人的宇宙漫游笔记

如果两颗恒星距离适中——比如几十个天文单位,比冥王星的轨道再远一点,那情况就精彩了,第二个太阳会是一个明亮的小圆盘,白天也许能看到它挂在天空,夜晚它能照亮大地,让你在半夜散步时能看清路,两个太阳交替升起落下,整个星球的昼夜节律会变得极其复杂。

如果两颗恒星非常近——这个假设比较难成立,因为行星在这种系统里的轨道很难稳定,但假如真有这样的神奇配置,你会看到两个太阳并排挂在天空,日出日落的时候,两个火球可能一个先沉入地平线,另一个紧随其后,或者各走各的路线,那画面,说真的,我无法想象。

天文学家已经发现了一些围绕双星运行的行星,它们被称为环双星行星,开普勒太空望远镜发现过不少,比如开普勒-16b,它同时绕着两颗恒星转,当地球上的《星球大战》影迷知道这个消息,都疯了——因为电影里卢克·天行者的家乡塔图因就是一颗有两个太阳的行星,原来科幻作品不是瞎编的,宇宙真的这么浪漫。

太阳到底有没有失散多年的兄弟

这问题把我拽回现实,我们的太阳,到底是不是一直这样孤零零的?

科学家们对此有过很多讨论,有一种假说叫"涅墨西斯假说",上世纪80年代提出来的时候引起过不小的轰动,假说认为太阳可能有一颗遥远的褐矮星伴星,轨道周期大约2600万年,每隔这么长时间会经过奥尔特云,扰动彗星,引发地球上的周期性大灭绝事件,这个假说被用来解释地球上生物大灭绝的周期性规律。

但后来的巡天观测,尤其是WISE红外巡天望远镜,在太阳系外围找了一圈,没发现任何褐矮星或者大型行星级别天体的踪迹,涅墨西斯假说基本上被否定了,太阳确实是独居的,至少现在身边没有大型伴侣。

银河系里有两个太阳吗?一个普通人的宇宙漫游笔记

不过更令人着迷的是另一条线索——太阳是不是在出生时就离开了它的兄弟姐妹?恒星通常诞生于巨大的分子云,在星团里成群结队地降生,太阳46亿年前也一定诞生在某个星团里,周围有数百甚至数千颗同时诞生的姐妹恒星,后来星团慢慢散开了,大家都各奔东西,散布在银河系的不同角落,天文学家一直在寻找"太阳的兄弟姐妹",通过比对恒星的化学成分来碰运气,找到的候选者有那么几个,但还不能百分百确认,想想也挺奇妙的,46亿年前靠在一起的星光,如今散布在银河系几千光年的范围内,各自可能有自己的行星,各自可能有自己的故事。

银河系里还有更疯狂的多星系统吗

双星已经很酷了,但银河系远不止于此,三星系统、四星系统甚至更多恒星绑在一起的系统,都有。

北河二(双子座的一颗亮星)肉眼看上去就一个光点,实际上它由三对双星组成,一共六颗星互相绕转,整个系统复杂得让人头皮发麻,还有猎户座的四边形星团,几颗年轻的炽热恒星挤在一起,引力关系错综复杂,有些最终可能会被甩出去成为流浪星。

我在查资料的时候看到一篇2019年的论文(《自然·天文学》上发表的),里面提到天文学家发现了一个叫TYC 7037-89-1的六合星系统,三对双星组成了一个层级分明旋转结构,这些恒星之间的轨道周期从几天到几千年不等,说真的,这已经完全超出了我作为一个普通人的空间想象力,我试着画了一下轨道图,画到第二层就放弃了。

你可能会问,这么复杂的系统里会有行星吗?会有生命吗?理论上不排除这种可能性,但挑战也很大,多星系统的引力环境相当复杂,行星的轨道容易被扰动,想要长期保持稳定需要满足特定的条件,但宇宙从来不缺奇迹,也许某些行星找到了稳定的共振轨道,也许那些世界的天空里同时挂着好几颗太阳,也许那些星球上的居民早就习惯了比我们复杂得多的日出日落。

几千亿颗恒星里我们为什么是单星家庭

聊了这么多,回到最初那个把我晾衣服时问住问题,银河系里确实有无数个"两个太阳"的星系,双星系统在整个银河里是多数派,多星系统壮观得超出想象,甚至可能还有行星在那里静静运转,上演着属于它们自己的日出日落。

而我们地球所在的地方,只有一个太阳,就这一个,每天准时升起,把窗帘染成橘红色,让我们养成日出而作日落而息的习惯,宇宙把绝大多数恒星都安排成了双人舞或群舞,偏偏给了我们一个独奏。

这样也挺好,真的,一个太阳已经够我们麻烦的了——看看夏天的电费账单就知道,要是再来一个,防晒霜厂家倒是要赚疯了。

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