我们的太阳可能从银河系拥挤的中心迁移过来

太阳的隐藏历史

科学家发现证据表明，我们的太阳可能在数十亿年前作为大规模恒星迁移的一部分，跨越银河系进行了旅程，从星系拥挤、辐射强烈的中心移动到了它今天所在的更加平静的外部区域。这项新研究发表的发现表明，太阳目前的位置——对生命如此宜居——可能不是它诞生的地方，而银河系规模的旅程可能是地球宜居性的必要前提条件。

研究团队发现了银河系盘中一群与太阳具有相似化学特征的恒星，这表明它们在相似的环境中形成。通过在银河系动力学模拟中反向追踪这些恒星的轨道，研究团队发现证据表明，其中许多恒星（包括可能的太阳本身）起源于银河系的内部区域——离星系中心的超大质量黑洞更近的地方——随后通过一个称为径向迁移的过程向外移动。

什么是径向迁移？

径向迁移是一种现象，恒星通过与密度波、螺旋臂和其他恒星的引力相互作用，逐渐从其原始轨道半径偏移。与超新星或近距离接近等戏剧性事件不同，径向迁移是一个缓慢的累积过程，由数百万年间重复的小引力扰动驱动。

银河系的螺旋臂充当引力影响增强的区域，可以向恒星转移角动量，随着时间推移将它们推向更大的轨道。以正确配置重复与螺旋臂相互作用的恒星可以在数十亿年内跨越星系沿径向旅行很大的距离——可能从内盘移动到外盘或更远处。

数千个太阳孪生体

这项研究确认了研究人员所称的"太阳孪生体"——质量、年龄和化学成分都与太阳非常接近的恒星——散布在整个银河系盘中。这些恒星的分布表明它们并非都在同一邻域形成然后分散。相反，这个模式更符合在相似的星系内部环境中形成的恒星，然后在数十亿年间通过径向迁移向外迁移的情况。

在这个迁移群体中识别太阳将解释太阳系化学成分的几个谜团。众所周知，太阳在某些重元素中富集，相对于模型对在其当前银河半径处形成的恒星的预测。如果太阳在金属丰度更高的星系中心附近形成，它的化学指纹将更容易解释。

安静区域中的生命

根据我们所知道的生命标准，星系中心是一个不宜居的环境。它密集有更多恒星，富含来自超新星和活跃恒星残余物的宇宙辐射，并且容易受到可能随时间破坏行星系统的引力扰动。太阳目前所在的外盘则更加平静：较低的恒星密度意味着较少的破坏性近距离接近，较低的辐射水平允许复杂的有机化学持续，更稳定的轨道动力学允许行星系统存活数十亿年的演化。

如果太阳从内星系迁移，它前往更安静的外盘的旅程可能是一个不太可能但至关重要的因素，使地球能够在45亿年内发展和维持生命。一个仍然留在内星系中的太阳可能会经历太多的破坏——经过的恒星系统扰动外行星，升高的辐射水平损害早期生物化学——无法产生像我们这样的世界。

研究如何进行

该研究结合了来自Gaia空间望远镜的数据（该望远镜提供了银河系历史上最精确的恒星位置和速度图），以及测量了数十万颗恒星化学成分的分光调查。通过将化学曲线与从星系动力学模型推导出的推断出生半径相关联，该团队能够构建了星系恒星迁移的种群级图景。

分析本质上是统计性的：它不能明确证明任何特定恒星（包括太阳）经历了径向迁移。但种群级特征足够强大，团队得出结论，迁移是对观察到的太阳型恒星分布的最简洁的解释。

对星系宜居性的影响

这一发现对在星系其他地方寻找生命有潜在影响。如果径向迁移是太阳型恒星找到通往更安静外盘的途径的常见路径，那么外盘可能比以前假设的更多地布满在化学丰富的内部区域形成的恒星。这样的恒星会有富含重元素的行星系统——包括碳、氧、磷和铁——这是我们已知的生命所需要的。

未来使用下一代分光调查和改进的星系动力学模型的研究可能能够更严格地测试迁移假说，可能会缩小太阳可能出生半径的范围，并至少概率性地重建我们太阳系通过星系旅程的早期历史。

本文基于Science Daily的报道。阅读原文。