与“众“不同的太阳
2018/8/8 11:04:18 中科院物理所

     作者：Lisa Grossman

     翻译：陈星

     审校：山寺小沙弥

     来自波士顿--许多类似太阳的恒星都像是某种诡异的克隆，但我们的太阳却是独特的。对类似太阳的其他恒星的研究表明，太阳附近那些恒星的化学成分几乎都彼此相同，但太阳的化学成分却惊人地不同。由于恒星及其附近的行星是由相同的物质形成的，这可能意味着围绕这些恒星运行的系外行星的成分也是类似的。这个研究结果也给我们指出一种新的用来发现类太阳系恒星系统的方法。

    

     太阳的彩虹谱：通过比较太阳不同波长的光(这里显示在美国宇航局的太阳动力学观测台的一组观测结果)和其他恒星的观测结果，可以发现我们的太阳出人意料地独特。

     纽约计算天体物理中心研究所的天文学家Megan Bedell及其同事研究了79个“类似太阳的恒星”中的元素——这些恒星的温度，重力和铁含量几乎与太阳相同。利用位于智利的高精度径向速度行星搜索器行星狩猎望远镜对这些恒星进行了观测，它测量了恒星的光谱，或者是彩虹中不同波长发出的光。光线的微妙变化可以揭示隐藏在光里面的行星的轨道。光谱还可以揭示构成恒星的特定元素的丰富程度。

     “观测到的这些数据非常有价值，可以用于各种不同的分析，”Bedell在7月30日的Cool Stars 20会议上说到。

     Bedell的团队测量了不同恒星中30个元素的丰度，达到2%的精度，这个精度高于之前的研究所能达到的，并且证实了一些元素随着恒星的年龄而变化。这是意料之中的——年轻的恒星可能是由被超新星爆炸中的重元素污染了的尘埃和气体云形成的。

     但是，在观测中发现，对于行星形成至关重要的某些元素的比例，例如碳和氧的比例或镁和硅的比例，几乎相同。恒星及其周边的行星形成于同一原始的气体和尘埃云中，因此恒星的化学成分代表了其行星的构成。行星中镁和硅的相对含量可以决定这个行星的一切，从这个行星中是否有岩石地壳到是否有板块构造到它会形成什么样的矿物。

     早期的研究表明，恒星之间的差别千变万化，恒星的成分有足够多样性，宇宙就像是一个恒星的动物园一样热闹。但是从目前观测的这些恒星中，Bedell的团队发现了相反的结果。

     “过去的研究表明，因为不同的恒星之间有很多不同，所以行星之间应该也会存在很多差异，”Bedell说。 “(但是)我们却看到了恒星之间很多相同的东西。”

     但是当谈到太阳时却不是这样。该团队发现太阳元素的比例略有不同。例如，太阳缺少大约四个地球质量的岩石和金属成分——这些成分正是行星的组成元素。这一结果可能是由太阳系本身的原因造成的：太阳中之所以缺少某些元素，是因为它们被冻结在行星中了，Bedell说。还有另一种不太合口味的可能性：其他恒星可能包含更多的岩石元素，是因为它们吞噬了它们曾经拥有的行星。

     只有少数的(7%到20%)由Bedell团队测量的恒星与太阳相匹配。不过他们并没有发现有行星围绕那些恒星运行。 “当然，这并不意味着他们没有行星，只是我们还没有看到它们，”Bedell说。寻找拥有岩石和金属元素短缺的恒星可以帮助天文学家找到像我们的太阳系一样的恒星系统。

     这项工作“表明我们可以进行高精度的(元素)丰度测量，这对于根据恒星来计算出一颗相应的行星的成分至关重要”，位于坦佩的亚利桑那州立大学的行星地质学家Cayman Unterborn说，他没有参与这项研究。他认为存在不同组成成分的外星星球的可能性还是存在的——其他并没有被研究的恒星可能存在不同的化学成分。

     “太阳相对于这些恒星存在某些元素短缺的事实非常有趣，特别是因为一些元素丰度对行星演化非常关键，”他在一封电子邮件中写道。 “这一点很值得探索!”

     原文链接：

     https://www.sciencenews.org/article/sun-peculiar-makeup-compared-solar-twins

     引用文献

     [1] M. Bedell. The chemical homogeneity of sunlike stars in the solar neighborhood . Cool Stars 20, Boston, July 30, 2018.

     [2] M. Bedell et al. The chemical homogeneity of sunlike stars in the solar neighborhood . arXiv:1802.02576. Posted February 7, 2018.

     编辑：山寺小沙弥

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