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太陽的尋根之旅

我們的太陽似乎是顆所謂的單星(single star),並不屬於任何星團。但天文學家普遍相信太陽並不是單獨從原始太陽星雲中誕生,同一片星雲中應該分裂並幾乎同時形成許多恆星,只是這些太陽的親族們(solar sibling)最後奔向四面八方而離散。

美國德州大學(University of Texas)天文學家Ivan Ramirez率領的研究團隊發現一顆恆星極有可能是和我們的太陽從一片氣體星雲中一同誕生的。如果這項研究屬實,那麼這將是天文學家發現的第一顆的太陽親族,而Ramirez等人的研究方法可讓天文學家檢測出其他太陽星族,並藉此瞭解太陽如何形成、在何處形成?我們的太陽系如何演變成適合生命發展居住的地方?最後或許就能知道:我們,人類,究竟是怎麼來的。此外,還有個機率不高,但總之有點機率的機會,或許這些太陽親族也擁有富有生命的行星。

這顆太陽親族的恆星編號為HD 162826,位在武仙座方向,距離地球約110光年,質量約比太陽大15%,亮度約6.5等,無法以肉眼直接觀察,必須透過雙筒望遠鏡或一般望遠鏡才能看到它。

Solar sibling HD 162826 is not visible to the unaided eye, but can be seen with low-power binoculars near the bright star Vega in the night sky.  Credit: Ivan Ramirez/Tim Jones/McDonald Observatory

太陽的手足HD 162826位於武仙座方向,靠近織女星,要用雙筒望遠鏡才能觀察到。 
Credit: Ivan Ramirez/Tim Jones/McDonald Observatory

Ramirez等人是從全球各研究團隊列出的30顆疑似太陽親族的候選名單中,挑出其中23顆利用麥當勞天文臺(McDonald Observatory)史密斯望遠鏡(Harlan J. Smith Telescope)進行深入詳細研究,其餘僅可見於南半球的7顆星則用位在智利的Las Campanas天文臺麥哲倫望遠鏡(Clay Magellan Telescope)來進行深入探索。所有恆星都有取得高解析度光譜資料,以充分了解這些恆星的化學組成。要確認恆星是否為太陽親族,有幾個必要因素,除化學組成外,還必須獲取這些恆星繞銀河中心公轉的軌道。最後,由化學組成和公轉軌道,Ramirez等人縮小範圍後,太陽親族的候選名單只剩下一個:HD 162826。

沒人知道HD 162826是否真的擁有有生命繁衍在其上的行星。但巧合的是,麥當勞天文臺的行星搜尋團隊已經持續研究HD 162826達15年之久,目前已確認鄰近HD 162826之處沒有任何大質量的熱木星(hot Jupiter),可是HD 162826是否擁有質量小的類地行星,那就不得而知了。

這些太陽親族們還處在同一個星團或星協內,尚未彼此離散的誕生最初期,碰撞必定非常頻繁,某些碎片撞擊到行星,可能為行星帶來原初生命物質;或許地球上的生命就是這樣誕生的。所以天文學家們認為:這些太陽親族們將是尋找外星生命的關鍵所在。

因此,單只發現一顆HD 162826滿足不了Ramirez等人的野心,他們計畫利用相同的方法,利用歐洲太空總署(ESA)蓋亞(Gaia)等太空任務蒐集的資料,繪製最龐大且最詳細的銀河系3D立體地圖,並從中來確認其他太陽親族。這是因為蓋亞任務的對象並不限於太陽鄰近區域,且蓋亞任務可提供數十億顆恆星的精確距離和自行等訊息,讓天文學家們搜尋太陽親族的範圍可一路開展到銀河中心附近。蓋亞可提供的恆星研究數量,比Ramirez等人現階段使用的多了10,000倍左右,找到其他太陽親族的機率當然也隨之提升了不少。

Ramirez表示:其實他們使用的方法並不複雜,不需要分析每一顆恆星的詳細資料,僅將重點放在關鍵的化學元素就夠了。這些關鍵元素在不同恆星間差異極大,主要與恆星在銀河系的何處形成有關;所以只要找出與這些恆星彼此間差異頗大的關鍵元素,看看哪些是與我們太陽非常近似的,那麼就有可能是太陽親族之一了。Ramirez等人關注的關鍵元素最主要為鋇(barium)和釔(yttrium)這兩種。

一旦發現夠多的太陽親族之後,天文學家下一階段就是要進一步瞭解太陽是在銀河系的何處形成,以及如何形成的。為了達到這個目標,建立太陽親族們的軌道運動模型,藉由這些恆星的軌道運動反推它們交集之處,就可以找到太陽誕生地了。

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資料來源:Astronomers Find Sun’s ‘Long-Lost Brother,’ Pave Way for Family Reunion. The University of Texas at Austin [May 8, 2014]

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