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一颗正在靠近太阳系的恒星,未来会对我们造成怎样的影响?

“大自然的法则残酷无情,宇宙会不可抗拒地走向灭亡。”——尼古拉·特斯拉

太阳系像是上了发条的钟表一样,是一个非常稳定的系统。卫星绕行星运行,行星绕太阳公转的同时也绕轴自转,太阳系中的一切物体毫无例外地都受太阳的掌控。但别忘了,在海王星之外还有彗星、小行星和流浪天体,它们偶尔会在引力的作用下被抛入太阳系内部,对我们星球造成威胁。

但这些都是太阳系自己的家事,我们完全不会去担心短期内的小行星问题!那你有没有想过一颗流浪恒星靠近太阳系会怎么样?我们并没有带“如果”两个字,今天要说的正是一颗正在靠近太阳系的恒星,在140万年后它将在距离太阳系1光年的位置经过,届时会对我们造成怎样的影响?可能是百万年未有之变局!

恒星并不是在银河系的固定位置运动

一颗正在靠近太阳系的恒星,未来会对我们造成怎样的影响?

相对于早期的太阳系来说,大多数危险的时期已经过去了!在过去的几百万年里,确实有一些小行星和彗星袭击过地球,但它们的体积造成的影响非常小,最多也就是留下像上图那样的陨石坑,而且这些天体撞击地球的速度比太阳系历史上任何时期都要低。太阳系目前来说还是很稳定的。

一颗正在靠近太阳系的恒星,未来会对我们造成怎样的影响?

但从上图可以看到,太阳正在穿过银河系,在椭圆轨道上运行。我们整个太阳系也一样,随着太阳大哥运动!但是其他数千亿颗恒星也是如此,在漫长的岁月里,银河系其中一颗恒星靠近太阳系,对太阳系造成破坏只是时间的问题。为什么这么说呢?

一颗正在靠近太阳系的恒星,未来会对我们造成怎样的影响?

当恒星围绕银河系旋转时,它们并不是简单地同时在一个旋转圆盘中移动,也就是说恒星并不是在一个固定的位置绕中心旋转,就像上图左一样!如果星系像这样自转的话,内部角速度比外部角速度大,旋臂会越缠越紧,所以事实并非如此!恒星是按照星系旋转的密度波理论运动的,恒星会在螺旋臂中进进出出。这就为恒星的相遇创造了一定的几率!(右边的星系显示了恒星是如何在我们的星系中移动的。)

关于密度波理论,大家可以在头条APP中搜索下「密度波理论」,了解螺旋星系是如何保持旋臂稳定的。

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一颗恒星对太阳系影响的概率

如果我们想计算另一颗恒星与太阳系相撞(或接近太阳系)的几率,这个公式非常简单。

  • 恒星的数量密度,
  • 乘以交互作用的横截面
  • 乘以恒星相对彼此移动的速度。

这是一个非常简单的公式,而且我们对自己在银河系中的位置了如指掌。

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我们的太阳系在离银河系中心25000到28000光年的地方,每250立方光年就有一颗恒星。你可能会回想,“这个数字太大了,恒星的数量远不止这个数,”但我们已经在距离太阳10秒差距(大约32.6光年)的范围内观测了整个恒星系,只发现了413个天体。

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交互作用的横截面这里分两种情况。如果我们想让两颗恒星相撞合并,这种情况非常罕见,需要两颗恒星进行物理上的相互作用,而横截面就只有太阳圆盘的大小。但是如果是说一颗恒星扰乱小行星带,柯伊伯带,甚至奥尔特云,那么这个作用横截面就大了,一颗恒星在非常远的距离上都会对太阳系有影响。对于奥尔特云来说,就算相隔几万亿公里,有一颗恒星经过,仍然会把大量的物体抛入太阳系内部,可能给我们带来灾难性的后果。

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最后,所有的恒星都以大致相同的速度围绕星系中心旋转:大约为220公里/秒。但也有正负20千米/秒的差距,这是恒星之间的相对速度。

把以上的因素放在一起,我们会发现什么?平均而言,以下是“灾难”事件发生的频率:

一颗正在靠近太阳系的恒星,未来会对我们造成怎样的影响?
  • 另一颗恒星平均每10^20年与太阳相撞一次。目前宇宙的年龄只有大约138亿年,如果以这个年龄为单位,在宇宙的每一个年龄有不到十亿分之一的机会,会发生这样的情况,这个几率很小,完全不用担心!
  • 另一颗恒星比太阳更接近我们的小行星带,这样的事情平均每500万亿年会发生一次,这意味着,任何类太阳恒星发生这种情况的几率很低,只有0.003%,但仍有数千亿颗恒星处于这种情况之中。在我们银河系的恒星中(平均而言),大约有1000万颗恒星已经经历过这样的破坏性事件。
  • 另一颗恒星平均每一万亿年会比太阳更接近我们的柯伊伯带。从本质上讲,恒星系的分裂并不是非常普遍的事件,但每一个类太阳恒星系在它的一生中都有大约1%的几率会发生这样的事件。如果我们开始考虑奥尔特云,事情会变得更复杂,危险性也会增加。
一颗正在靠近太阳系的恒星,未来会对我们造成怎样的影响?
  • 奥尔特云,从理论上来说,从太阳的各个方向上延伸了近一光年(甚至略大于一光年)。平均来说每50万到200万年,奥尔特云就会发生一次大的破坏。如果我们想知道长周期彗星从何而来,或者灾难性的、致命的撞击从何而来,就像灭恐龙的那一次,它们很可能就来自奥尔特云。

未来对我们太阳系可能会构成威胁的恒星

当一颗恒星在离我们的太阳不到两光年的范围内运行时,我们就该担心会不会发生大的灾难性事件!这个距离足以造成奥尔特云的不稳定,现在,离我们最近的恒星系统仍然有4光年的距离。

一颗正在靠近太阳系的恒星,未来会对我们造成怎样的影响?

上图可以看到,在可预见的未来,我们似乎是安全的:至少在未来的8万年里,没有任何一颗恒星会以任何危险的方式接近我们的奥尔特云。但稍微再远一点,再过个几十万年,可能有两颗恒星HIP 85605和Gliese 710被证明非常危险。

一颗正在靠近太阳系的恒星,未来会对我们造成怎样的影响?

在2014年普朗克天文学研究所的一篇论文中,C.A.L. Bailor-Jones计算出,在大约30万年的时间里,HIP 85605可能会在离地球半光年的范围内经过,尽管这颗恒星的距离和轨道的不确定性相当大。

但是,另一颗恒星,Gliese 710的不确定性要小得多。虽然它现在距离地球很遥远,大约64光年。但它正朝着地球前进,几乎可以肯定的是,它会在离太阳1.0光年的范围内经过,而这一事件预计将在140万年后发生。当这种情况发生时,大量的冰雪世界将被抛入太阳系内部,形成一种前所未有的现象:彗星风暴。

一颗正在靠近太阳系的恒星,未来会对我们造成怎样的影响?

如果我们足够幸运的话,这可能是一场壮观的天文事件,人类有史以来从未有过的变局!但是运气不好的话,这将会是一场巨大的灾难。虽然短期的小行星防御确实没有必要,但这是一个我们人类必须长期做好准备的事件。

下一次的彗星风暴,尽管它可能在一百多万年以后才会到来,如果我们运气不好的话,它可能会带走地球上所有的哺乳动物,就像6500万年前发生的那次事件一样。

一颗正在靠近太阳系的恒星,未来会对我们造成怎样的影响?

因此一颗流浪恒星不太可能撞向太阳、地球或太阳系内部的任何一个星球,但太阳系外围会因为一颗路过的恒星而处于巨大危险之中。这些在太阳系边缘被遗忘了数十亿年巨大、冰冷的彗星,可能会以惊人的速度撞向内太阳系,并且会对地球构成极大的威胁。

这可能是百万年一遇的事件,如果人类到时还存在,我们应该做出怎样的方案去应对?我们即将到来的厄运只是一个时间的问题。

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