本文轉自：人民網-科普中國
在小暑，雖然不是一年中極熱的時候，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「後羿射日」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。堯派神射手後羿，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，獨自遊蕩在銀河系中。
太陽誕生記
46億年前，太陽系誕生在一片綿延數光年的星雲中，這裏充滿了瓦斯和塵埃，組成我們的所有物質元素也都來自這裏，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，觸發了這片星雲的重力不穩定性，很多的團塊開始塌縮，核心慢慢吸積周圍的瓦斯，逐漸長大，經過上千萬年的時間，終於在核心區域發生了氫的融合，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。在這片星雲中，可能誕生了上千顆恒星，它們都是太陽的兄弟姐妹。新誕生的大品質恒星，發出熾烈的光和星風，逐漸吹散了剩余的瓦斯和塵埃，留下了一個星團。
太陽和它的兄弟姐妹誕生之後，由於受到其他恒星的重力作用，還有銀河系的旋轉作用，經過千百萬年後，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並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。那麽太陽的老家在哪裏？它的兄弟姐妹現在怎麽樣了？在漫長的幾十億年之後，我們能否在銀河系千億顆恒星中找到他們？
恒星的「DNA」——元素比例
銀河系中有上千顆恒星，我們怎麽知道哪些是太陽的兄弟姐妹呢？對於我們人類而言，驗證親緣關系最可靠的方法是「DNA」檢測。誕生於同一片星雲的恒星，它們的年齡相仿，而且化學元素的比例是一致的。天文學家透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於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機率。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，星雲中的元素分布是均勻的；其二，每一片星雲的元素比例是獨一無二的。然而，這兩個假設並不是嚴格成立的。
如何尋找太陽的兄弟姐妹？
那麽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，自誕生之後已經繞了20多圈，這取決於太陽誕生的位置和遷移的路徑。我們知道太陽相對於銀河系中心的運動速度和方向，再考慮銀河系的重力勢，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，那麽它們的運動軌跡在過去幾十億年裏，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和一個或者多個星雲碰撞之後，太陽才能逃離星團，到達現在的軌域，但是這種碰撞事件很可能會導致M67星團的解體。那麽M67到底是不是太陽的母星團，還需要天文學家更多的研究。
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裏交匯在某處。
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，但是後續更加細致的運動軌跡模擬發現，它並不滿足第三個條件。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，透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，而且後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。
我們來自哪裏？對於太陽來說，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，但是關於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，將有助於解開這些謎題，比如太陽從哪裏來？如何到達現在的位置？太陽系早期的周圍環境是什麽樣的？對太陽系中行星的形成有什麽影響？對於生命產生所需的環境有什麽影響？
太陽和它的兄弟姐妹再次團聚的可能性很小，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：中國科學院上海天文台研究員閆震
