如何尋找太陽的“兄弟姐妹”？這三個條件缺一不可

今天是小暑，雖然還沒到一年中極熱的時候，但太陽的“威力”已漸漸全面展現。炙熱的太陽讓我們不由得想到“后羿射日”這個神話。古時有十個太陽，都是天帝的兒子，當他們同時出現時，高溫肆虐，禾苗草木皆被烤焦，民不聊生。堯派神射手后羿，射落九日拯救了萬民。

雖然這只是個傳說，但是，你有沒有思考過一個問題，太陽真的有兄弟姐妹嗎？答案是肯定的，而且數量眾多，但是太陽在很久以前就和它的兄弟姐妹分開了，獨自游蕩在銀河系中。

01太陽誕生記

46億年前，太陽系誕生在一片綿延數光年的星云中，這里充滿了氣體和塵埃，組成我們的所有物質元素也都來自這里，包括我們體內的碳、我們呼吸的氧，就像美國天文學家卡爾薩根所說：我們都是由星塵構成的。偶然的一個外力或者擾動，觸發了這片星云的引力不穩定性，很多的團塊開始塌縮，核心慢慢吸積周圍的氣體，逐漸長大，經過上千萬年的時間，終于在核心區域發生了氫的聚變，一顆顆恒星誕生了。其中那顆普通而又不平凡的恒星就是我們的太陽。在這片星云中，可能誕生了上千顆恒星，它們都是太陽的兄弟姐妹。新誕生的大質量恒星，發出熾烈的光和星風，逐漸吹散了剩余的氣體和塵埃，留下了一個星團。

太陽和它的兄弟姐妹誕生之后，由于受到其他恒星的引力作用，還有銀河系的旋轉作用，經過千百萬年后，星團變成了一個松散的團體。又經過億萬年，它們各自奔向不同的方向，漸行漸遠，散落在銀河系各處，遙遙相望。因此，我們現在銀河系所處的位置并不是太陽誕生的地方，我們周圍最近的恒星也不是太陽的兄弟姐妹。那么太陽的老家在哪里？它的兄弟姐妹現在怎么樣了？在漫長的幾十億年之后，我們能否在銀河系千億顆恒星中找到他們？

02恒星的“DNA”——元素比例

銀河系中有上千顆恒星，我們怎么知道哪些是太陽的兄弟姐妹呢？對于我們人類而言，驗證親緣關系最可靠的方法是“DNA”檢測。誕生于同一片星云的恒星，它們的年齡相仿，而且化學元素的比例是一致的。天文學家通過測定恒星的元素比例，為每一顆恒星貼上一個化學標簽，這個標簽就是恒星的“DNA”（同上），可以確定不同恒星之間的親緣關系。

天文學家用這個方法，找到了很多和太陽的元素比例很接近的恒星。其中在星團M67中，大多數恒星都和太陽有類似的元素比例，而且這個星團的年齡在35~48億年之間，和太陽的年齡接近。很多天文學家就推測，太陽是不是就是起源于M67星團？在早年的時候從這個星團脫離了。

僅僅依靠化學標簽，還是存在很大的誤判概率。因為對海量恒星的元素比例進行統一測量，精度還不夠高。此外這個方法依賴兩個假設，其一，星云中的元素分布是均勻的；其二，每一片星云的元素比例是獨一無二的。然而，這兩個假設并不是嚴格成立的。

03如何尋找太陽的兄弟姐妹？

那么我們還有沒有別的方法幫助證認M67星團成員是不是太陽的兄弟姐妹呢？銀河系中所有的恒星都在圍繞銀河系中心旋轉，就像八大行星圍繞太陽旋轉。太陽現在以每秒大約230千米的速度繞銀河系中心運動，估計需要2.3億年繞一圈，自誕生之后已經繞了20多圈，這取決于太陽誕生的位置和遷移的路徑。我們知道太陽相對于銀河系中心的運動速度和方向，再考慮銀河系的引力勢，可以模擬太陽過去20多圈的運動軌跡。當然還要考慮其他天體對太陽運動軌跡的影響，這個模擬結果還有一些不確定性。

如果太陽是從M67星團“離家出走”的，那么它們的運動軌跡在過去幾十億年里，必然在某一時刻交匯在某一處，那就是太陽離開M67的時間和地點，在此之前，太陽和M67的運動軌跡應該一致。最新的模擬結果顯示，在某些特定的條件下，比如M67和一個或者多個星云碰撞之后，太陽才能逃離星團，到達現在的軌道，但是這種碰撞事件很可能會導致M67星團的解體。那么M67到底是不是太陽的母星團，還需要天文學家更多的研究。

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總之，判斷一顆恒星是否是太陽的兄弟姐妹，需要同時滿足下面三個條件，一是年齡和太陽相仿；二是化學元素比例和太陽一致；三是運動軌跡和太陽在過去幾十億年里交匯在某處。

04已經找到的兄弟姐妹

結合恒星的年齡、化學標簽和運動學特征，天文學家確實找到了一些孤立的恒星，很可能是太陽的兄弟姐妹。2014年發現了第一顆，編號為HD 162826的恒星，距離我們110光年，它比太陽稍微大一些，直徑是太陽的1.3倍，這顆恒星同時滿足上述三個條件。

2018年發現了第二顆，編號是HD 186302，距離我們185光年，但是后續更加細致的運動軌跡模擬發現，它并不滿足第三個條件。2020年又發現一顆編號為2M19354742+4803549，距離我們大約1100光年，比太陽要小一些，直徑是太陽的0.8倍。但是在2022年，通過更精細的光譜觀測數據發現這顆恒星非常年輕，大約3600萬年，所以它也不可能是太陽的兄弟姐妹。

其他還有幾百顆候選體，也可能是太陽的兄弟姐妹，只是現在的結果不確定性還很大，既不能肯定，也不能完全排除。上述三顆恒星是從數十萬顆恒星的觀測數據中才挑選出來的，而且后續的研究還排除了兩個，可見在銀河系的上千億顆恒星中，尋找太陽的兄弟姐妹，如同大海撈針，非常困難。

我們來自哪里？對于太陽來說，這個問題也還沒有答案。雖然太陽是我們最熟悉的恒星，也是我們研究的最多的恒星，但是關于太陽和整個太陽系的起源，還有很多未解之謎。尋找太陽的兄弟姐妹，將有助于解開這些謎題，比如太陽從哪里來？如何到達現在的位置？太陽系早期的周圍環境是什么樣的？對太陽系中行星的形成有什么影響？對于生命產生所需的環境有什么影響？

太陽和它的兄弟姐妹是不可能再次團聚了，但是希望有朝一日，我們能夠找到它們，給它們“拍”一張全家福。

作者：閆震中國科學院上海天文臺研究員