揭秘数十亿年前，经过太阳系的流浪恒星是如何塑造太阳系卫星分布

恒星的轨迹与太阳系的卫星数量存在何种神秘联系？科学家们最近的研究为我们揭示了一个可能颠覆传统观念的理论：一颗经过的恒星可能是推动太阳系中三分之二以上不规则卫星形成的关键因素。这项新研究为解释这些卫星奇特轨道提供了新思路。

太阳系的卫星种类繁多，尤其是木星和土星，前者拥有95颗已知卫星，后者则以146颗卫星傲视群雄。这些卫星，有的表现得十分规整，类似于如木星的伽利略卫星群，有着几乎完美的圆形轨道，并且轨道平面与母行星的赤道非常接近。这意味着它们大概率是在母行星形成过程中自然生成的。然而，另一些卫星却显得十分奇怪，例如土星的菲比，它不仅沿着倾斜的轨道绕行，而且运动方向与土星自转的方向相反，这种现象被称为“逆行”。更令人费解的是，像菲比这样的“不规则卫星”在太阳系中数量多达规则卫星的三倍。科学家们多年来一直试图弄清楚这些不规则卫星的来源。太阳系的卫星谜团

对于这些不规则卫星的起源，科学家们曾提出了多种理论，其中最具代表性的是海王星迁移理论。根据西南研究所的行星科学家威廉·博特克的说法，早期的太阳系中，柯伊伯带——一片由冰冻小行星和彗星组成的区域，距离太阳比现在近得多。

当海王星逐渐向外迁移时，它的引力影响搅动了柯伊伯带中的天体，导致了柯伊伯带天体的轨道不稳定，进而将许多小行星推向巨大行星的轨道。这些小行星中，一部分被木星、土星等捕获，成为它们的卫星。

尽管这种解释相对合理，但仍有一些不规则卫星的特性难以用它来解释。部分不规则卫星呈现出非常红的颜色，这是柯伊伯带天体普遍的颜色特征，但许多不规则卫星并不完全符合这个模式。此外，这种理论无法解释它们复杂的轨道类型。正因为如此，天文学家们一直在寻找更有力的解释。

一颗“路过”的恒星一项发表于《天体物理学杂志通讯》上的新研究提出了一个截然不同的解释：一颗曾经经过太阳系的恒星，可能是这些不规则卫星形成的罪魁祸首。研究由德国于利希超级计算中心的天文学教授苏珊娜·法尔兹纳带领的团队进行。她的灵感来自另一项研究，该研究显示，一颗经过太阳系的恒星在太阳系形成早期对其产生了引力干扰，从而将一些柯伊伯带天体推向了巨行星，并最终形成了不规则卫星。

法尔兹纳的灵感源自一项早期的研究，研究表明，一颗飞过太阳系的恒星可能将一些柯伊伯带天体推向行星的轨道。这让她开始思考是否有一颗恒星的经过，直接影响了太阳系中卫星的分布和形成。她与团队通过大量的模拟，追踪了一颗恒星经过太阳系时，如何影响柯伊伯带天体的运动。

模拟结果显示，假设这颗恒星的质量大约为太阳质量的四分之五，并且在距离太阳110个天文单位（约等于地球与太阳之间距离的110倍）处掠过，它能够在太阳系的黄道平面以70度的角度“扫荡”数千个KBOs。这些天体中的约7%被弹射到椭圆形的轨道上，部分天体被推向了靠近木星和土星的区域。

更有趣的是，这些天体中许多表现出了逆行的运动方式，并且很少有非常红的表面，这与我们观察到的不规则卫星特征十分吻合。也就是说，这颗“旅行者”恒星的引力影响，可能直接促成了今天我们所看到的不规则卫星的形成。

恒星的作用远超预期

恒星对太阳系的引力干扰听起来像是极为罕见的现象，然而，根据法尔兹纳的研究，这种恒星“经过”的情况在银河系中其实并不罕见。研究表明，约有1.4亿颗银河系中的恒星可能经历了类似的近距离接触。换句话说，这种恒星的靠近并非偶然，而是在银河系的漫长历史中较为常见的现象。

如果我们追溯到40多亿年前的太阳系起源时期，太阳系曾经所在的区域极其繁忙。那时的太阳系位于一个致密的恒星形成区，彼此间的恒星距离比现在的恒星邻居要小得多。天文学家们通过对银河系历史的分析发现，在太阳系的早期，类似的“恒星擦肩而过”可能更为常见。

现代天文学工具盖亚望远镜，已经帮助科学家们精确测量银河系中恒星的位置和运动，进而推算出这些恒星在过去的运动轨迹。通过这种手段，研究人员能够推测出过去曾有多少颗恒星接近过太阳系。根据这些数据分析，一些恒星确实可能曾靠近太阳系，并短暂影响了它的引力环境。而这次法尔兹纳团队提出的模型，正是基于类似的近距离恒星相遇事件。

在法尔兹纳团队的模拟中，恒星的引力效应不仅能解释不规则卫星的起源，还能解释为什么太阳系中的某些柯伊伯带天体被抛出了太阳系之外。模拟显示，在恒星经过后的十亿年内，近85%的被弹射天体被逐出太阳系，剩下的则被捕获，成为不规则卫星。法尔兹纳对这一结果感到非常意外，因为此前几乎没有科学家考虑到恒星的“路过”会对太阳系卫星产生如此深远的影响。

这一模型的优点在于，它不仅解释了不规则卫星的起源，还能解释为什么它们的轨道如此特殊。恒星在太阳系的穿行并非罕见事件，银河系中有大约1.4亿颗恒星可能曾经历过类似的接触。换句话说，这一过程在宇宙中可能并不罕见。

模型的挑战

尽管这一模型得到了研究团队的支持，但并非所有科学家都认同这种解释。科罗拉多州博尔德市西南研究所的行星科学家威廉·博特克对此持怀疑态度。博特克指出，从概率的角度来看，这样近距离的恒星通道非常不可能发生，尤其是在太阳系形成的早期，即使发生了这样的恒星接触，也可能导致巨行星的轨道发生剧烈变化。然而，今天我们在太阳系巨行星的轨道中并没有观察到这样的明显扰动。

博特克的质疑为这一理论增添了不确定性，尽管如此，法尔兹纳团队的研究为我们提供了一个新的视角，使我们更深入地理解了不规则卫星的形成过程。

虽然法尔兹纳的研究提出了一个令人兴奋的解释，但它也提醒我们，宇宙的奥秘远未被完全揭开。未来，随着观测技术的进步和更多数据的收集，科学家们或许能找到更多证据，验证或挑战这一新理论。正如宇宙中的每一次恒星相遇那样，这项研究也标志着人类探索宇宙奥秘的新起点。