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太阳系年龄,我们的太阳和地球到底是如何诞生的?

互联网 2021-04-14 13:24:35

关于太阳的起源我们大部分都能在脑海里勾勒出一个分子气体云的画面,中心有一个坍缩的原始恒星,那就是我们的太阳,而我们的地球就形成在行星盘上!但是恒星的诞生一般伴随着一个星团的诞生,所以太阳的形成也一样,并没有我们想的那么简单!下面我就详细聊下太阳的起源。

太阳对我们来说是最重要的一颗恒星,是光、热以及地球上所有生命的基础。

对于我们的太阳,有两件事可能会给你留下非常深刻的印象。

一个是,太阳离我们只有1.5亿公里,你可能觉得这个距离很远,那么我们来看看离我们第二近的恒星:比邻星(Proxima Centauri)。

比邻星在离我们四十万亿公里的半人马座,比我们的太阳远20多万倍,第一近和第二近相差的距离让人咋舌!这也让我们充分体会到宇宙中的恒星之间的距离有多遥远。

另一件让人吃惊的是,如果你了解了宇宙的时间线,我们就能知道即使太阳已经存在了45亿年,那么宇宙已经在太阳之前存在了90亿!

那么,我们的太阳是从哪里来的呢?

太阳和其他所有的星星一样,不是凭空出现的。更重要的是:太阳形成的环境与我们现在太阳系的环境有很大的不同。

我们现在知道在形成任何形式的天体之前,都需要从一个更分散的物质开始,而更分散的物质会逐步收缩成一个更紧凑的结构。在整个星系中,我们发现了分散的分子云就具备这样的条件和性质。

上图是猎户座大星云内部的情况。分子气体云是由大爆炸以来未被破坏的原始气体和前几代恒星死亡后抛洒的可回收物质(大部分为氢,类似太阳的恒星一生只能消耗自身氢含量的10%,死亡后剩余的氢会重新抛洒到宇宙中)组合而成的,这些气体云又开始在引力作用下收缩。

气体云要想重新坍缩,必须要有足够的质量,至少比形成一颗恒星所需要的原料要大得多。当气体云中在一个地方积累了足够的物质,气体云就开始收缩,在这个过程中必然会有一些区域变得密度最大,收缩的速度最快,因为这就是引力的工作原理,这些密度越来越大的地方会把周围越来越多的物质逐渐拉进它的中心。如果我们深入观察这些黑暗的气体云深处,比如马头星云,我们会发现什么?

那里正在形成恒星!事实上,这不仅是我们星系中恒星形成的方式,也是所有星系团形成的方式。在理论上形成的星系团会包含几千颗相隔20光年的恒星,所以恒星一般都是大批量的生产,而我们的太阳也是一样的。

经过足够长的时间,所有的气体云要么会形成恒星,要么会在相对较短的时间内,被最大最热的恒星吹到星际介质中,为下一次恒星的形成做准备。在上图中的NGC 3603中,恒星仍在不断地形成,我们估计NGC 3603有可能在不久地将来会在我们的星系中诞生一颗超新星。当尘埃散去,没有新的恒星形成,剩下的就是质量最大的恒星很快地消亡。下图为一个开放星团,野鸭星团(梅西耶 11)。

梅西耶11有2.2亿年的历史,还不到太阳年龄的5%。然而,对于一个开放的集群来说,梅西耶11并不年轻,星团中所有最亮、质量最大的O级恒星(以及大多数B级恒星星)都已经死亡,耗尽了所有的燃料。

但是在极其罕见的情况下,开放的星团可以聚集数十亿年,但大多数星团中的恒星会与银河系的其他物质发生引力作用,整个星团会彼此分离,单个恒星会从恒星团中脱离出来。

离我们最近的星团,毕宿星团就是一个很好的例子。

毕宿星团的年龄是野鸭星团的近三倍,现在已经星团的恒星已经下降到大约200-400颗恒星,其中大约三分之一的恒星正处于从星团中逃逸的过程。我们现在还可以看到一些刚从毕宿星团中逃逸出来的恒星,至少有一部分恒星被星团甩在了后面!

事实上,根据逃逸出来恒星的速度,我们可以回溯到过去,我们不难发现发现毕宿星团在过去是一个更大、更紧密的恒星团!

现在你应该能感觉到我们太阳不一样的来源了吧!你没猜错,太阳也是这样从恒星团中逃出来的!那么曾经属于我们太阳的恒星托儿所在哪?

自从我们太阳在一个开放的星团中形成以来的45亿年里,所有与太阳一起形成的恒星都散布在了整个银河系中,似乎没有与太阳相关的恒星流或运动群,就像我们熟知的北斗七星一样。我们太阳的历史就像所有的老野战明星一样,已被岁月湮没了。曾经那些兄弟姐妹已经不见踪影。

太阳已经遗忘了它的祖先,其实也不必失望,因为我们的天空中充满了大量很容易看的见的年轻星团,包括下图中美丽的:英仙座的双星团!

在这些年轻的星系团中,每一个都有300多颗B型恒星,星团的年龄分别为580万岁和320万岁,这和我们太阳比起来简直还没断奶的感觉,但是这对于非常短命的o型恒星来说这两个星团也太老了!在一个漆黑的夜晚,用肉眼就可以找到这两个星团,就在英仙座和仙后座之间,或者拿一副双筒望远镜(或一个小型天文望远镜)。

你将看到的是我们星系所有的恒星曾经居住的地方:一个恒星诞生的摇篮。这就是太阳的来历!

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