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涅墨西斯星

2015-2-19 12:11|查看:6975|评论:0|字体: 繁体

涅墨西斯星

艺术家想像的涅墨西斯星及太阳

涅墨西斯(英语:Nemesis)亦称黑暗伴星,是一颗科学家为了解释地球的周期性大灭绝原因而假设可能存在的一颗非常暗淡的褐矮星或红矮星,其近日点为一光年,远日点则为三光年,距离太阳95,000个天文单位,是太阳的伴星。现时尚未有证据证明其存在。

理论假説

太阳可能存在伴星的理论最先由理查德·A·穆勒提出。穆勒发现,地球上出现大灭绝的时间是有周期性的,约二千六百万年有一次。据穆勒推断,这都是因太阳有一颗公转周期为二千六百万年的伴星周期性接近地球所致。穆勒认为,该伴星在经过奥尔特云带时,干扰了彗星的轨道,使数以百万计的彗星进入内太阳系,从而增加了与地球发生碰撞的机会。因此,这颗伴星以来自于希腊神话中的复仇女神涅墨西斯命名。

穆勒利用长周期彗星的拱点假设出一条涅墨西斯星的轨道,加上上次的大灭绝在约五百万年前,按照这个时间和轨道推算,他估计涅墨西斯星现时应距离太阳1到1.5光年,约在内奥尔特云之中。

穆勒估计,如果这颗伴星真正存在的话,它应该是一颗红矮星,且视星等估计是7到12等。而丹尼尔·P·惠特迈尔和艾伯特·A·杰克逊则估计它是一颗褐矮星。

1980年代的计算显示涅墨西斯星会因附近恒星银河系的引力,而有一条不规则的轨道。

存在证据

能证明这颗伴星存在的证据并不完善,除了用以立论的大灭绝周期之外,最重要的就是冥王星轨道外的塞德娜的运行轨道。

大灭绝的周期

2010年,堪萨斯大学天体物理学家梅洛特与古生物学家班巴奇为了更准确计算太阳伴星的轨道,重新检查了过去5亿年的灭绝事件数据。他们透过化石研究发现,每过二千七百万年就会发生一次规模巨大的灭绝事件,置信度99%。但是考虑到过去5亿年中与太阳近距离相遇的恒星的影响,太阳伴星的轨道会发生变化,因此灭绝周期也应该随之改变,而不是如此精确。

于2011年,科兰·拜勒-琼斯研究地球上的陨石坑,发现所谓陨石撞地球的周期性只是伪像,打击了涅墨西斯星说的真确性。美国航空航天局则指出近期研究显示大灭绝并非有周期性的,因此涅墨西斯星在解释周期性大灭绝时,已失去存在价值了。

另一方面,有研究显示,恒星掠过对海王星外天体轨道的影响的可能性比较涅墨西斯星高。而马泰塞和惠特曼也指出,周期性大灭绝的原因并不一定是太阳存在伴星,并提出可能是因为太阳系在银河系平面上下摆动,并会摄动内奥尔特云。其影响与伴星存在的假设相似,但其上下摆动周期仍有待观测。

塞德娜的轨道

涅墨西斯星

塞德娜的轨道与太阳系其他主要天体的轨道比较

海王星外天体塞德娜有着一条超长的和不寻常的椭圆形轨道,近日点为76 AU,而远日点则为975 AU。其轨道周期长约十万年。其发现者,行星天文学教授迈克尔·E·布朗指出“塞德娜不应该存在”,并解释其近日点不足以让太阳影响它,但远日点又不足以让其他恒星影响它。因此,布朗认为另一个未知的高质量天体正在影响塞德娜的轨道。

布朗指出,塞德娜的轨道很可能在数十亿年前因另一颗恒星掠过太阳系而被影响。于2004年,布朗透过分析塞德娜的轨道数据和电脑模拟,进一步确认这个主张。

塞德娜运行轨道极大的偏心率可能证明了涅墨西斯的存在,而这颗矮行星可能在太阳和涅墨西斯之间左右为难。

探索计划

在此之前,天文学家们曾尝试寻找涅墨西斯星。于1986年,加州大学洛伊施纳天文台尝试寻找涅墨西斯星,但以失败告终。于1980年代,红外天文卫星亦无法找到涅墨西斯星。在1997年至2001年期间进行的巡天调查2微米全天巡天尝试寻找涅墨西斯星,亦终告失败。

如果涅墨西斯星是褐矮星,那么在2009年开始的广域红外线巡天探测卫星(Wide-field Infrared Survey Explorer,简称WISE)计划中,则观测卫星可能轻易就找到它的踪迹。透过使用更新,更强的红外线望远镜技术,天文学家已经能够侦测温度低至150 K,距离太阳系10光年远的褐矮星,但天文学家使用这些技术,仍然找不到涅墨西斯星。

截至2012年,天文学家发现了逾1,800颗褐矮星,惟没有任何一颗是位于太阳系内。尽管如此,太阳系附近仍然存在许多褐矮星。

但如果涅墨西斯星是红矮星,那么它应该早已被记录在星表中,即为已知。但是因为这颗星假设是围绕着太阳运行的,所以它的自行运动会很小。因此,传统的自行运动调查方法将无法用来寻找这颗星。唯有用量度视差的方法,才可以发现这颗星(如有的话)。

于2011年,美国航空航天局高级科学家大卫·莫里森指出,现在并无任何有力证据证明涅墨西斯星的存在。

如果涅墨西斯星真的存在,未来的泛星计划或大型综合巡天望远镜天文观测应该可以发现它。

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