【宇宙之謎】科學家坦言:太陽系確實非常特殊,與其它的恒星系統大不相同

天空之城 2020/10/28 檢舉 我要评论

在幾百年前,人們都相信地球就是宇宙的中心,天上的日月星辰都圍繞著地球運轉,後來人們又認為太陽是宇宙的中心,而現在的我們都知道,太陽只不過是銀河系裡數千億顆恒星中的一員,與銀河系相比,我們的地球充其量只能算是一粒塵埃,而銀河系在整個可觀測宇宙中的地位也好不到哪裡去。

這樣的事實無疑對人類的優越感造成了很大的打擊,但也讓我們意識到,在如此浩瀚的宇宙中,每一顆恒星都應該有自己的行星,也就是說,從理論上來講,宇宙中一定存在著很多由恒星和行星構成的恒星系統。

由於行星不會發光,並且比恒星要小得多,因此在過去的很長一段時間裡,我們都沒有發現太陽系以外的行星。直到1995年,天文學家蜜雪兒.麥耶(Michel Mayor)和迪迪埃.奎洛茲(Didier Queloz)才發現了首顆系外行星——「51 Pegasi b」,從而證實了上述的推測,這兩位科學家也因此而獲得到2019年的諾貝爾物理學獎。

自此以後,科學家們又陸續發現了更多的系外行星,時至今日,我們已經發現超過了4000顆系外行星,它們各自圍繞在自己的主恒星周圍,組成了一個又一個的恒星系統。那麼問題就來了,在這麼多的恒星系統裡面,我們的太陽系算不算特殊呢?對此科學家坦言:太陽系確實非常特殊,與其它的恒星系統大不相同,下面我們就來一起瞭解一下。

首先就是太陽系中的行星分佈情況,科學家發現,目前發現的絕大多數恒星系統都遵循一個規律,即分佈在恒星周圍的行星都具有規則的軌道間距,並且相鄰的行星之間的大小也差別不大。蒙特利爾大學的物理學家勞倫.韋斯(Lauren Weiss)曾經將這種現象描述為:「這些系外行星就像是豌豆夾裡的豌豆一樣」。

反觀太陽系就顯得比較特殊,它並沒有遵循這個規律,太陽系中的八大行星不但大小差異很大,而且行星之間的軌道間距也是大相徑庭。

第二個就是太陽系裡缺少超級地球,簡而言之,所謂的超級地球就是指品質和體積都比地球大很多的岩石行星,在其它的恒星系統裡,超級地球可以說是比比皆是,但我們都知道,在太陽系裡地球就是最大的岩石行星了。

除此之外,太陽系還有一個特殊之處,那就是在太陽系裡的行星與主恒星之間的平均距離太大了,為了說明這個問題,我們不妨以一個迄今為止科學家發現的最像太陽系的恒星系統——「開普勒-90」(Kepler-90)來舉例。

和太陽系一樣,「開普勒-90」也擁有八大行星,並且其主恒星是和太陽相差無幾的黃矮星(質量和體積分別為太陽的1.13倍和1.2倍),我們來看一下這個恒星系統與太陽系的對比。

(注:左邊的是「開普勒-90」,右邊的是太陽系)

可以看到,與太陽系比起來,「開普勒-90」的八大行星明顯更加靠近主恒星,其最外面的行星軌道才剛剛達到太陽系中地球軌道的位置。需要指出的是,「開普勒-90」的這種行星軌道非常普遍,在已知的數百個恒星系統裡的行星幾乎都是按照這個規律在運行。

總而言之,現有的觀測資料顯示,太陽系確實非常特殊,那麼到底是什麼原因造成了太陽系與其它的恒星系統大不相同呢?

對於這種現象,有科學家提出了「大遷徙假說」(Grand Tack),即在太陽誕生之初,木星曾經在太陽引力的作用下向太陽系內側遷徙,在運行到現在的火星的位置時(注:那個時候還沒有火星),它與土星產生了軌道共振,然後又與土星一起向太陽系外側運動,最終這兩顆巨行星回到了現在的軌道上。

該觀點認為,正是因為木星和土星的這種運動擾亂太陽系的早期結構,所以今天的太陽系才會顯得如此「與眾不同」。值得一提的是,由於「大遷徙假說」有不少的證據支援,因此這種觀點得到了大多數科學家的認同。

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