首頁>科學>

在觀賞“雙太陽”落下地平線的同時享用一頓美味的野餐,豐盛的食物刺激人的味覺,絢麗的落日景觀激發了人的審美視覺。兩個“太陽”的畫面僅出現在科幻電影《星球大戰》之中,影片中的塔圖因行星伴隨了兩個太陽的升起和落下,然而,“塔圖因世界”在太陽系以外的星系中真實存在,甚至出現一個行星伴隨多個恆星或多個行星伴隨多個恆星的圖景。一個恆星系可能含有多顆恆星和多顆行星,宇宙星系的天體組成無嚴格的定數,星系遵循“一切皆有可能”的組成法則。在多恆星照耀的行星世界,生命的誕生和演化可能存在,支撐生命活動的條件包括液態水,既不是太薄、也不是太厚的大氣,星系的動力學機制等,人們既可推想常態類的生命,也可遐想非常獨特的生命形態。

天文學家已觀測到多恆星系中的行星,例如:行星開普勒—47c,它的質量相當於地球的5倍,公轉軌道與地球非常相似,它與地球唯一的不同之處是圍繞著兩顆恆星轉動。地球只伴隨一顆太陽公轉。乘客期待搭乘太空飛前往船開普勒——47c,而從事“地接服務”旅行社提供了“私人定製”旅行專案,那麼他們將在塔圖因星球欣賞“雙太陽”的東昇西下或西升東下,太空旅行社定做了“塔圖因太空服”,向顧客傳送塔圖因星球的天氣預報。開普勒——47c缺少支援生命活動的宜居條件,它很可能是一顆巨型氣體行星。

天文學家在已有的認知水平上不能確定,行星在一個恆星系中伴隨多顆恆星的可能性究竟有多大,“雙太陽”和“多太陽”的恆星系也許尋常、也許不尋常,現有的天文觀測資料支援了雙星和多星的結論。不能判斷多顆恆星出現在一個恆星系的機率,但天文學家相信,銀河系中的行星數量十分驚人,也許達到了數千億顆之多,其中的幾十億顆可能是支撐生命活動的行星,生命行星中“陽光雨露”生態條件成為孵化生命種子的溫床。在單恆星的恆星系和在多恆星的恆星系,伴隨行星受到的引力作用不可忽視。

引力拖動通常被認為容易理解,引力是兩個物體相互吸引的作用,比如:當蘋果從樹枝落下時可能剛好砸在“牛頓”的頭上。只要起飛的速度足夠大,飛向太空的火箭就能克服地球引力的束縛。黑洞發出了超強引力,任何試圖靠近黑洞視界的物體將會被引力差或“黑洞潮汐力”撕成粉碎,黑洞視界也許是一堵“防火牆”,它阻擋了任何物體的進入,物理學家對“黑洞防火牆存有很大爭議。

兩個物體引力的相互作用透過數學方程式表達出來,比如:在一顆行星和一顆恆星組成的“黃金恆星系”,人們現在很容易寫下行星運動軌跡的數學方程式,假如A君是第一個寫下引力與運動數學關係式的人,那麼A君將幸運地成為一位偉大的科學家,第一個、而不是第二個寫下物理關係數學方程式的人才有資格成為劃時代的科學家。在兩個天體引力作用的方程式中,已知所有的物理引數,假如在恆星系中存在一顆以上的恆星,那麼引力的數學方程式將變得十分詭異,未知變數的出現將使得人們束手無策,沒有給定行星運動穩定性的軌道。亨利·龐加萊是第一個試圖在多星體相互運動中求解星體軌跡方程式的數學家,多星體運動軌道方程成為了“數學地獄”,龐加萊求解軌道方程時眉頭緊鎖、一時感嘆天體運動的高深莫測。

難道多星體的執行軌跡方程無解?人們在太陽系的觀測中很早發現了兩個以上的天體,太陽系在數十億年的演變中沒有發生分崩離析的情形,它的組織體系存在某種層級機制,每一顆行星、衛星或小行星天體主要受一種力的支配,僅有一顆支配它們的星體。比如:地球主要受太陽引力的拖動,主要不是受木星引力的作用,木星也是如此,月球主要受地球引力的拖動,主要不是受太陽引力的作用。太陽系天體的相互作用實際上表現了“一對一”的特徵,所有行星取得了穩定的運動軌道,太陽系為此穩定地運行了數十億年。假如某種“第一推動力”打破了既定的層級秩序,比如:木星被拖進內太陽系,或木星質量增大了10倍,那麼木星引力開始和太陽引力比拼,這將引發太陽系的層級危機,太陽系既有的穩定執行秩序將難以維持。

多種引力影響意味著行星沿多顆恆星運轉時僅有少量可選擇的軌道,假如這些行星趨向於近距離守候,那麼行星多條潛在的執行軌道將會不穩定,甚至輕微的恆星風也能動搖它們的既有軌跡,或將行星“掃地出門”,使它們脫離星系中的位置,或在相互碰撞中改變它們的天體形狀。行星為了長久地守候在恆星系的位置,它們似乎只有兩種選擇,或是受到一顆主恆星引力拖動的完全控制,或是確保兩顆恆星引力效應的相同性,以上分析適用於雙恆星系的情形,多恆星系的情形則更為複雜。

在開普勒——47c所在的恆星系中,兩顆主恆星旋轉的“舞蹈”非常靠近,行星開普勒——47c則遠離了緊密靠攏的雙主恆星,它與雙主恆星的距離足夠大,已經無需區分主雙星的引力作用,或可將主雙星的引力視為一種整體作用,在主雙星之間確定一個共同的“質心點”,在雙恆星整體性引力的作用下,開普勒——47c保持了穩定的運動軌跡。另外一種配置是行星僅圍繞雙星中的一顆主恆星轉動,而另一顆次恆星的距離相當遠,或次恆星的質量相當小,小到不足以影響周圍行星的執行。在一種極為罕見的情形中,一顆行星受到了非緊密型雙恆星的引力影響,行星的執行軌道依然穩定,但執行的軌道混亂不堪,它不會在同一軌道上出現兩次,而每一次的執行軌道都會有所不同。

在雙恆星系的行星會有怎樣的氣候特徵和生命前景?對這一問題的回答存在很多的困難,天文學家很難給出生命行星一般性存在的特徵,雙恆星系中生命行星問題也是如此,最好的方法是對每一個雙恆星系進行細節性分析。雙恆星系同樣存在生命行星可能形成的宜居帶,液態水在行星表面流淌,然而,在一顆伴隨雙主恆星執行的行星上,生命的存在和活動可能更為困難,行星開普勒—47c的橢圓型軌道週期性地偏離它的宜居帶範圍,開普勒—47c在橢圓軌道的遠端衝出了宜居帶“跑道”,而週期性出現的寒冷天氣極不利於行星表面生命的活動。

當一顆行星沿雙恆星其中的一顆傳動時,在這顆行星上出現生命的可能性有多大?“外星人”居住在伴隨雙恆星行星上,每當抬頭看到兩個“太陽”時受到陽光照射的增強效應,假如行星的兩個半球各受到一顆恆星的照耀,那麼”白天不懂夜的黑暗”,人們將生活在日不落太陽的白晝中,人體生物鐘隨之變化,天體生物學研究還沒有進入“天體生物鐘”領域。然而,雙恆星照射可能毀滅人們對“豔陽高照”的遐想,人們面臨了紫外線和太陽耀斑雙倍劑量的的輻射。

生命在多恆星系呈現了不穩定性,雙星輻射的反覆無常和無規則性使得複雜生命體難以得到生命進化所需的穩定、規則和連續性條件,但自然和生命的存在方式總往往超越了人類想象,人們的邏輯思維是一個方面,而自然的多樣選擇是另一個方面。自然不因人類缺乏想象力而停止多樣態的選擇,自然選擇與人們的主觀意識、願望或保持一致、或發生偏離,“一切皆有可能”是自然選擇的法則。當人們談論網際網路+的時代課題時,電磁波和恆星風,宇宙射線和中微子等自然物質早已將一切自然之物聯成了“超級網際網路”,很難設想在伴隨多恆星的行星上將產生怎樣的生命奇蹟。

(編譯:2015-7-30)

9
  • mRNA疫苗可誘導對SARS-CoV-2及其多種擔憂的變體的持久免疫記憶
  • 暗物質存在嗎?《解開自然謎團的真相》長篇連載(13)