恒星形成于分子云,而且通常是一次下一窝的成团产生。这样的一团恒星我们叫它星团。
传统上,星团分球状星团和疏散星团。球状星团成员星众多,靠恒星之间的引力就可以维系整个系统长期稳定存在。
而疏散星团在形成过程中,其系统内部的自引力主要来自星团所诞生的分子云的质量;恒星形成之后,最先形成的大质量恒星产生的紫外光子会瓦解氢分子、电离氢原子,逐渐破坏产生这个星团的分子云,这些星际气体就难以维持致密的分子云状态,逐渐被驱散了。在银河系中,从分子云向恒星的转化率只有5%,也就是说分子云剥离的过程中,分子云+星团的体系剥离掉了95%的质量,自引力的束缚被削弱了很多。不过疏散星团刚刚诞生时,恒星间的距离还比较近,恒星间仍然是引力束缚的。
(正在从分子云中破茧而出的一个星团 NGC 602。NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration)
但是星团产生后,在星系中会不断受到周围其他恒星、星际介质的引力扰动,本身比较松散的引力束缚是不足以长期维持疏散星团稳定存在的,最终星团会被打散,成为游离在星系中的场星。
星协就是疏散星团在打散的过程中,仍然保持相似的运动方向、能够看出来是有着同样的起源,但是已经没有了彼此的引力束缚的时候,对这一群恒星的称呼。
太阳的寿命已经有50亿年,已经上下穿越银河系平面140多次、穿越旋臂50多次、绕整个银河系旋转20多圈。按照 de La Fuente Marcos 1998 (Dynamical Evolution of Open Star Clusters) 的说法,根据疏散星团的初始密度,疏散星团损失一半成员星的“半衰期”(姑且这么翻译)最长是8亿年。如果此说靠谱的话,可以基本认为当初一起形成的小伙伴的绝大部分已经走散了。
不过天文学家们还是想试着找找看。
曾经有怀疑认为离太阳2900光年之遥的疏散星团 M67 (下图左)可能是太阳诞生的地方,理由是这个星团中恒星的化学组成、年龄等跟太阳很相似。但是 Pichardo 等人2012年的一个研究(The Sun was Not Born in M67)计算了太阳和 M67 运动的轨迹,反推过去二者是否可能曾经在一起,他们发现太阳在银河系中运动时,距离银盘中央平面始终不会太远(下图右,红),而 M67 上下摆动的幅度就要大很多(下图右,蓝)。
(左:M67,ESA/Hubble & NASA;右:太阳和M67的运动对比,Pichardo等2012)
结论是,太阳倒是有可能是从 M67 弹射出来的,但那样的一次弹射的速度会达到 20km/s,来使太阳和 M67 具有如今这样非常不一样的运动轨道。要达到这样的弹射速度需要一次相对惊险刺激的三体相互作用,这样的一次事件会毁掉太阳的原行星盘,应该也就没地球什么事儿了,所以认为太阳不可能是 M67 中跑出来的。
也有人为太阳诞生于 M67 的理论找补,说如果太阳先以一个较低的速度脱离 M67,之后 M67 在与附近的巨分子云的相互作用中,逐渐获得了较大的速度,从而逐渐远离银河系盘面,那还是可以解释的通的。(Gustafsson 等人2016,Gravitational scattering of stars and clusters and the heating of the Galactic disk)
在 M67 之说尚不可靠之时,甚至有可能太阳诞生的星团已经完全瓦解的情况下,还有一些努力是去寻找跟太阳同时形成的个别“离散兄弟”。思路大体还是两方面,一是比较光谱,看化学组成是不是一致;二是测量运动,看以前能不能凑到一块去。目前这些努力还都在继续进行着,虽然偶有发现在部分方面与太阳十分投缘的恒星,整体来看,还不好咬定哪一颗一定与太阳同源。//EOF
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