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一高速運轉的白矮星,將在2.9萬年後逼近太陽系?有辦法防範嗎?

2024-07-01科學
宇宙中大約有2000億到4000億個星系,每個星系中都存在著數千到數萬億恒星。
然而,你是否想過,如此多的恒星、行星聚集在同一空間,為何它們可以井井有條地執行,而不是相互碰撞?
這個問題自天文學開始發展後便縈繞於人類的頭頂,於是無數科幻作品中人們都不約而同地表現出了同一個擔憂——「小行星撞地球」。註意!時至今日,這已並非只是單純的想象,而極有可能成真!
近期,來自歐洲航天局(ESA)的蓋亞衛星傳回了一則重磅訊息:一顆來自遙遠宇宙空間的白矮星正在高速逼近太陽系!而留給人類的時間,只剩下2.9萬年左右。
白矮星,到底是何許星也?為何這顆白矮星脫離了既定的軌跡,朝著太陽系飛奔而來?它會影響到地球,使得人類文明滅亡嗎?
2013年12月19日,法屬圭亞那的庫魯航天中心成功發射升空了一枚火箭——聯盟號。聯盟號的此次發射在天文學界是萬眾矚目的,原因在於,它承擔著一個十分重要的使命,那就是把蓋亞衛星順利送到計劃的軌域上。
歐洲航天局對發射這枚衛星的計劃可以說是「蓄謀已久」。按設想,它在進入軌域後,將對銀河系內的所有恒星進行一次前所未有的觀測,以記錄高達10億顆恒星的位置、特征、運動軌跡,以及它們與地球之間的距離,從而構建一張銀河系最大、最精確、最完整的「三維星圖」。
蓋亞衛星之上承載的是當時最為先進的高精度望遠鏡以及一系列高精尖科學裝置,它能夠以微角秒級別的精確度測量恒星的位置、運動軌跡以及一系列數據。
「微角秒級別」是什麽概念呢?我們要從角度測量的基本單位來入手解釋:眾所周知,一個圓可以劃分為360°,而每一度又可以劃分為60角分,每一角分再可以劃分為60角秒。微角秒是比角秒還要小的單位,1微角秒只相當於1角秒的百萬分之一。
可以說,即使一個天體只變化了幾百萬分之一度這樣微小的角度,也逃不過蓋亞衛星的捕捉。
實際上,蓋亞衛星設計之初並非只是為了檢測宇宙中潛在的威脅,以保護地球的安全。但從蓋亞衛星分批次釋出的眾多科學數據中,全球天文學家還是「不由自主」地發現了那些正在默默靠近地球的小行星,以及其他天體。
白矮星WD 0810-353正是其中之一,它正以每秒約373.7公裏的速度接近太陽系,照這個速度,大約2.9萬年後它就有可能穿越太陽系。
這顆白矮星位於南天星座之一的船尾座方向,距離我們大約36光年。如果在冬季至早春時節,站在地球的北緯39°以南,例如澳洲、紐西蘭、南非等國家,你就可以完整地觀察到船尾座。
那麽,白矮星WD 0810-353到底是怎麽誕生的?眾所周知,恒星是有著有限的壽命的。一旦它內部的「燃料」氫分子消耗殆盡,那麽它就再也無法透過核融合的能量「支撐」自己的重量,於是將會向其核心塌縮,成為品質極為致密,但體積卻很小的天體。
當品質較大的恒星走到壽命盡頭後,它會引發劇烈的超新星爆炸,而後成為一顆中子星。中子星的直徑一般只有20公裏左右,但品質卻可達到太陽的數倍。此外,它還擁有極強的磁場,會高速旋轉。而若恒星的品質超過太陽的30倍以上,它在死亡後就會形成黑洞,吞噬周圍的一切物質,甚至包括光。
那麽,如果這顆恒星的品質不夠大,既不能形成中子星,又不能形成黑洞呢?白矮星就這麽誕生了。中等品質的恒星在消耗完其燃料後,外層將會膨脹為紅巨星,隨後這些外層將被它「拋」出去,只留下一個致密的核——這就是白矮星。
白矮星的密度很高,但光度很低,其大小與地球差不多,但品質卻可比肩太陽。
一般來說,無論是行星、恒星,還是恒星死亡後形成的白矮星、中子星,甚至是黑洞,都有著其自身既定的執行軌域,頗有秩序地在宇宙空間中運動,受到各方重力的牽引,是不會「突然」向某個方向「猛沖」的。
既然如此,白矮星WD 0810-353為何又會以每秒373.7公裏的高速向太陽系行進呢?這看似很不科學,但其實只要把眼光放得足夠寬廣,你就可以理解這種看似特殊的現象。
無論是前文提到的「36光年」的距離,或是「每秒373.7公裏」的高速,又或是「2.9萬年」後到達太陽系的時間,這些數位對於人類來說幾乎已經是一個文明難以跨越的天塹,但其實若以宇宙的尺度來看,都算不上什麽。
36光年不過是宇宙中微小如塵埃的一段路,每秒373.7公裏甚至可以算是「龜速」,2.9萬年也不過彈指一揮間,甚至不足以形成一個天體。
也就是說,白矮星WD 0810-353並非「故意」向太陽系進發,它和太陽系只不過都是「走在自己的路上」,沿著自己本來的軌域執行,只不過恰好在路上「偶遇」了。
宇宙中的恒星會自然地運動,受到各方重力交互作用的影響,在其軌域上移動,有時它們會接近其他的恒星系統,這是銀河動力學的正常現象。
讓我們在腦海中想象幾個圓圈,你就能很快理解這樣的情形:地球繞著太陽轉動,它的軌跡可以看做是一個圓圈;而太陽繞著銀河系的中心轉動,這又是一個圓圈;銀河系還會繞著更大的中心轉動,這是銀河系中最大的圓圈。
在銀河系的圓圈中,太陽的圓圈只占據一個極小的部份。而無論是白矮星WD 0810-353,或是其他的恒星,都有著自己各自的圓圈,它們有的大、有的小,在執行過程中,只要時間放得足夠長,就難免會交錯——這就造成了白矮星WD 0810-353好像在「沖」向太陽系的結果。
所以,白矮星WD 0810-353並非「突然」向太陽系發起了「沖鋒」,首先它只是在自己的軌域上執行,恰好在這一段時間裏向著太陽系移動;其次它的速度在宇宙中是很緩慢的,算不上「猛沖」。
看起來,白矮星WD 0810-353將會降臨太陽系已經是板上釘釘的事了,那麽,在人類還剩下的2.9萬年時間裏,我們需要做點什麽,來避免自己的滅亡嗎?
實際上,你並不需要擔心白矮星WD 0810-353會給人類文明帶來什麽災禍。原因在於,它雖然會十分靠近太陽系,最近距離估計在0.49光年左右,但這對於地球來說仍然是一個十分難以跨越的距離。畢竟,太陽系的半徑範圍也只不過在0.0002光年左右。
所以,白矮星WD 0810-353的接近並不會對地球或者太陽系中的其他行星造成直接的撞擊或是其他什麽災難性的影響,最多只是吸走一些位於太陽系外層的小型天體。
實際上,學界對於白矮星WD 0810-353到底會不會到達太陽系附近還存在爭議。在最新的研究報告中,科學家John Landstreet、Eva Villaver和Stefano Bagnulo等人指出,這顆白矮星自身的強大磁場可能欺騙了人類的觀測,使得大家誤以為它正在朝著太陽系移動——而事實究竟如何,還需要進一步的觀測。
那麽,假設學界的兩種觀點都錯了,白矮星WD 0810-353在2.9萬年後不僅只是靠近太陽系,而是直接進入了太陽系,與太陽或是地球發生了碰撞,又會發生些什麽呢?
首先,白矮星雖然體積很小,但品質卻很大,這也意味著它的重力十分巨大。因此,它一旦進入太陽系,太陽系的各大行星的執行軌域就會受到幹擾,徹底改變太陽系的結構。這個過程中,地球可能會與其他行星或是衛星發生碰撞,一旦碰撞發生,人類文明就將面臨滅頂之災。
而如果在重力改變的過程中地球碰巧逃過一劫,但太陽系的結構已經改變,地球的氣候也將發生劇變,這對人類文明來說同樣是難以抵抗的。隨著白矮星的接近,地球也會被其強大的重力所撕碎,就像靠近黑洞的天體一樣,最終成為不可名狀的能量。
如果事實果真如此,那麽在這2.9萬年的時間內,我們必須發展出足以控制恒星的科技水平,例如可以直接利用恒星能量的「戴森球」,來消解白矮星帶來的影響。或是擁有一種足以淪陷恒星的武器,但這樣的武器顯然還太過於超出人類的認知。
再或者,人類還可以「舉家搬遷」,利用超光速宇宙飛船,或是尚且存在於理論階段的「蟲洞」,進行一次「星際穿越」,到達其他安全的星系。如果這一切都不行,那麽人類或許就只能像【流浪地球】中所描述的那樣,在世界各地安裝上大推進器,「帶」著地球逃出太陽系了。
無論如何,對於我們這一代人來說,完全不必擔心會有什麽「天外來客」撞擊地球,因為一定範圍內的大小天體的執行,都掌握在科學家們的監控中。
至於2.9萬年後,我們也無法預料人類的科技水平將會發展到何種地步。我們可能已經提升了幾個文明等級,也可能遇見瓶頸,以至於原地踏步,還可能早在這一時刻到來之前,就因不間斷的戰爭或是環境問題,已經自取滅亡!