七萬年前的人類,或曾見過十萬年一遇的舒爾茨星

七萬年前的人類,或曾見過十萬年一遇的舒爾茨星
Image Credit: José A. Peñas / SINC
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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,見證十萬年一遇的天文事件。

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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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Image credit: NASA/JPL-Caltech
畫家繪製的銀河系,中心為太陽,最亮處為銀河系中心。

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。

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。

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

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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Image Credit: de la Fuente Marcos et al. 2018
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。

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,但這兩顆矮星非常黯淡,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。

參考資料︰

本文獲授權載,原文見作者博客

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責任編輯︰鄭家榆
核稿編輯:王陽翎

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