一颗恒星正在靠近太阳系?科学家:或将140万年后到达1光年处

“大自然的法则残酷无情,宇宙会不可抗拒地走向灭亡。”——尼古拉·特斯拉

太阳系像是上了发条的钟表一样,是一个非常稳定的系统。卫星绕行星运行,行星绕太阳公转的同时也绕轴自转,太阳系中的一切物体毫无例外地都受太阳的掌控。但别忘了,在海王星之外还有彗星、小行星和流浪天体,它们偶尔会在引力的作用下被抛入太阳系内部,对我们星球造成威胁。

但这些都是太阳系自己的家事,我们完全不会去担心短期内的小行星问题!那你有没有想过一颗流浪恒星靠近太阳系会怎么样?我们并没有带“如果”两个字,今天要说的正是一颗正在靠近太阳系的恒星,在140万年后它将在距离太阳系1光年的位置经过,届时会对我们造成怎样的影响?可能是百万年未有之变局!

恒星并不是在银河系的固定位置运动

相对于早期的太阳系来说,大多数危险的时期已经过去了!在过去的几百万年里,确实有一些小行星和彗星袭击过地球,但它们的体积造成的影响非常小,最多也就是留下像上图那样的陨石坑,而且这些天体撞击地球的速度比太阳系历史上任何时期都要低。太阳系目前来说还是很稳定的。

但从上图可以看到,太阳正在穿过银河系,在椭圆轨道上运行。我们整个太阳系也一样,随着太阳大哥运动!但是其他数千亿颗恒星也是如此,在漫长的岁月里,银河系其中一颗恒星靠近太阳系,对太阳系造成破坏只是时间的问题。为什么这么说呢?

当恒星围绕银河系旋转时,它们并不是简单地同时在一个旋转圆盘中移动,也就是说恒星并不是在一个固定的位置绕中心旋转,就像上图左一样!如果星系像这样自转的话,内部角速度比外部角速度大,旋臂会越缠越紧,所以事实并非如此!恒星是按照星系旋转的密度波理论运动的,恒星会在螺旋臂中进进出出。这就为恒星的相遇创造了一定的几率!(右边的星系显示了恒星是如何在我们的星系中移动的。)一颗恒星对太阳系影响的概率如果我们想计算另一颗恒星与太阳系相撞(或接近太阳系)的几率,这个公式非常简单。

恒星的数量密度,

乘以交互作用的横截面

乘以恒星相对彼此移动的速度。

这是一个非常简单的公式,而且我们对自己在银河系中的位置了如指掌。

我们的太阳系在离银河系中心25000到28000光年的地方,每250立方光年就有一颗恒星。你可能会回想,“这个数字太大了,恒星的数量远不止这个数,”但我们已经在距离太阳10秒差距(大约32.6光年)的范围内观测了整个恒星系,只发现了413个天体。

交互作用的横截面这里分两种情况。如果我们想让两颗恒星相撞合并,这种情况非常罕见,需要两颗恒星进行物理上的相互作用,而横截面就只有太阳圆盘的大小。但是如果是说一颗恒星扰乱小行星带,柯伊伯带,甚至奥尔特云,那么这个作用横截面就大了,一颗恒星在非常远的距离上都会对太阳系有影响。对于奥尔特云来说,就算相隔几万亿公里,有一颗恒星经过,仍然会把大量的物体抛入太阳系内部,可能给我们带来灾难性的后果。

最后,所有的恒星都以大致相同的速度围绕星系中心旋转:大约为220公里/秒。但也有正负20千米/秒的差距,这是恒星之间的相对速度。

把以上的因素放在一起,我们会发现什么?平均而言,以下是“灾难”事件发生的频率:

另一颗恒星平均每10^20年与太阳相撞一次。目前宇宙的年龄只有大约138亿年,如果以这个年龄为单位,在宇宙的每一个年龄有不到十亿分之一的机会,会发生这样的情况,这个几率很小,完全不用担心!

另一颗恒星比太阳更接近我们的小行星带,这样的事情平均每500万亿年会发生一次,这意味着,任何类太阳恒星发生这种情况的几率很低,只有0.003%,但仍有数千亿颗恒星处于这种情况之中。在我们银河系的恒星中(平均而言),大约有1000万颗恒星已经经历过这样的破坏性事件。

另一颗恒星平均每一万亿年会比太阳更接近我们的柯伊伯带。从本质上讲,恒星系的分裂并不是非常普遍的事件,但每一个类太阳恒星系在它的一生中都有大约1%的几率会发生这样的事件。如果我们开始考虑奥尔特云,事情会变得更复杂,危险性也会增加。

奥尔特云,从理论上来说,从太阳的各个方向上延伸了近一光年(甚至略大于一光年)。平均来说每50万到200万年,奥尔特云就会发生一次大的破坏。如果我们想知道长周期彗星从何而来,或者灾难性的、致命的撞击从何而来,就像灭恐龙的那一次,它们很可能就来自奥尔特云。

未来对我们太阳系可能会构成威胁的恒星

当一颗恒星在离我们的太阳不到两光年的范围内运行时,我们就该担心会不会发生大的灾难性事件!这个距离足以造成奥尔特云的不稳定,现在,离我们最近的恒星系统仍然有4光年的距离。

上图可以看到,在可预见的未来,我们似乎是安全的:至少在未来的8万年里,没有任何一颗恒星会以任何危险的方式接近我们的奥尔特云。但稍微再远一点,再过个几十万年,可能有两颗恒星HIP 85605和Gliese 710被证明非常危险。

在2014年普朗克天文学研究所的一篇论文中,C.A.L. Bailor-Jones计算出,在大约30万年的时间里,HIP 85605可能会在离地球半光年的范围内经过,尽管这颗恒星的距离和轨道的不确定性相当大。

但是,另一颗恒星,Gliese 710的不确定性要小得多。虽然它现在距离地球很遥远,大约64光年。但它正朝着地球前进,几乎可以肯定的是,它会在离太阳1.0光年的范围内经过,而这一事件预计将在140万年后发生。当这种情况发生时,大量的冰雪世界将被抛入太阳系内部,形成一种前所未有的现象:彗星风暴。

如果我们足够幸运的话,这可能是一场壮观的天文事件,人类有史以来从未有过的变局!但是运气不好的话,这将会是一场巨大的灾难。虽然短期的小行星防御确实没有必要,但这是一个我们人类必须长期做好准备的事件。

下一次的彗星风暴,尽管它可能在一百多万年以后才会到来,如果我们运气不好的话,它可能会带走地球上所有的哺乳动物,就像6500万年前发生的那次事件一样。

因此一颗流浪恒星不太可能撞向太阳、地球或太阳系内部的任何一个星球,但太阳系外围会因为一颗路过的恒星而处于巨大危险之中。这些在太阳系边缘被遗忘了数十亿年巨大、冰冷的彗星,可能会以惊人的速度撞向内太阳系,并且会对地球构成极大的威胁。

这可能是百万年一遇的事件,如果人类到时还存在,我们应该做出怎样的方案去应对?我们即将到来的厄运只是一个时间的问题。