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45億年前,至少有19個外來者闖入太陽系並潛伏至今

近日《英國皇家天文學會月報》上的一篇文章透露,木星和海王星軌道區間內可能潛伏著至少19個來自太陽系以外的怪異天體,它們在太陽身邊隱藏了45億年,且今天依然在那裡。

「龍蝦星雲」中的一個恆星「育嬰室」(NGC 6357)。ESO / VVV Survey / D. Minniti

這些天體中有17個屬於「半人馬族小行星(Centaurs)」,2個屬於「超海王星天體(trans-Neptunian objects)」。它們的軌道平面和太陽系主要行星軌道平面的夾角都超過了60度。有些天體的軌道平面幾乎垂直於太陽系主要行星的軌道平面。這些天體中有一些還是「逆行」的——即它們的公轉方向和太陽系主要行星的公轉方向是相反的。

太陽系的物質大都包含在一個圍繞著太陽旋轉的扁平圓盤中,它們是早期太陽吸積盤的遺留物。一般而言,這些物質都會在同一個平面上,沿著一個相同的方向圍繞太陽運行。因此那些軌道參數極端的天體,身世可能非同一般。

發現這些神秘天體的法國蔚藍海岸天文台天文學家、宇宙學家Fathi Namouni和巴西聖保羅州立大學天文學家Helena Morais等人,將這19個天體的軌道參數輸入計算機進行了反演,試圖重現45億年前太陽系誕生初期的場景,並找出它們之所以與眾不同的原因。

反演結果表明,這19個天體不可能是太陽系本身的產物。如果它們是太陽系的產物,那麼它們結局會很慘——要麼一頭撞進太陽,要麼被甩出太陽系,極少數可能會和行星相撞——幾乎沒有可能倖存至今。但是它們至今存在。一定有某種特殊的原因讓它們倖存至今。研究人員認為,這個特殊的原因就是,它們來自太陽系以外。

45億年前,太陽和大部分恆星一樣,生活在一個星團家族中。這個星團是從同一片星雲演化而來的。星團中的恆星都受引力的相互影響。因此在那個時期,太陽和鄰近恆星之間進行物質交換,鄰近行星系成員的互訪概率確實要比今天大得多。

發現這樣的「星際移民」意義重大。它不但能夠讓我們了解太陽系小行星和星際小行星之間的異同,還可以向我們透露與「太陽星團」有關的線索。從中我們還可以知道星際小行星被俘獲的方式,以及星際物質是如何影響太陽系的化學成分和太陽系的演化進程的。

45億年前一顆「半人馬座族小行星」軌道與太陽原行星盤相對位置示意圖。這顆小行星的軌道平面幾乎垂直於太陽原行星盤平面。

參考:

Population of Interstellar Asteroids Found Hiding in Plain Sight

Interstellar asteroids found hiding in plain sight
https://ras.ac.uk/news-and-press/research-highlights/interstellar-asteroids-found-hiding-plain-sight

An interstellar origin for high-inclination Centaurs
https://doi.org/10.1093/mnras/staa712

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