被精心设计的太阳系（一）——非主流的单星系统

1. 被精心设计的太阳系（一）——非主流的单星系统

 大家好，我是灵西居，欢迎来到我的宇宙大猜想。
   今天开始，我们将讨论一个问题：你认为太阳系，地球，地球上的生命，甚至是我们人类的诞生究竟是一系列偶然事件的堆积，还是被精心设计的呢？
   如果都是偶然时间的堆积那自然没有什么好说的，可如果是被精心设计的，那又有哪一些证据呢？
    列举的第一个证据就是我们恒星系的结构：非主流的单恒星系统 。
   在我们的印象当中，宇宙中的各个恒星系都应该是像太阳系这样的，中心是一个巨大的恒星，然后在它的四周围绕着各式各样形态不同的行星。
     
   
    但实际上这是人类对恒星系的一个巨大错觉 ；根据观察，在银河系中大部分的星系都是多星系统；
    这其中最多的就是双星系统 ，也就是说在一个太阳系当中存在着两个太阳；双星系统又被称为连星系统，通常他们之间会存在着潮汐锁定、一颗恒星至另一颗恒星的质量的传输等情况。
   如果没有以上的情况，两颗星会在以质心为焦点的椭圆轨道上互绕着，形成一个稳定的恒星系统。
   其中的例子有：天狼星、南河三和天鹅座X-1
     
   
     
   
    物理学家霍金就曾表示，如果两颗恒星系统的质量只有太阳的75%并且距离足够近，那么它们将能够为其所围绕着的行星提供足够舒适的生命诞生环境，并且生命在双恒星系统下的存活概率甚至要比单恒星系统下存活的概率要高不少！ 
   
    三星系统也被称为三合星、三重星或三元星。 
   在科学家的观测之中，许多已知的聚星系统都是三合星；例如，在1999年修订的Tokovinin目录 中列出的物理聚星， 728个系统中有551个是三合星。
   这其中最典型的例子就是大刘笔下的三体，其原型就是半人马座α星的三星系统，距离我们只有4.2光年的比邻星。
   
   虽然多星系统中恒星数量越多，其存在的可能性就会呈指数性的降低；但是就目前而言，人类早就已经观测到了四星、五星、六星甚至是恒星与中子星的混合系统、恒星与黑洞的混合系统等等。
    比方六星系统，其最为著名的例子就是北河二(双子座α)和ADS 9731 
     
   
   
   
   介绍这么多，其实就是为了说明宇宙中多星系统才是恒星系的主流；像太阳这样的单星系统其实是很少见的；起码在我们银河系中多星系统是普遍现象。
   虽然由于多星系统诡异莫测的运行轨迹，是的依附的行星环境变化剧烈，很难有生命的产生。
   但是稳定的双星系统还是非常常见的，其数量更是远远大于太阳这样的单星系统，并且在宜居带的范围上更加的广阔。
   而太阳系的宜居带却是十分的狭小，地球离太远近一点液态水就会汽化，远一点液态水也就结成冰；无论是哪一种，都不适宜地球现有生命的生存。
   
   除非是经过精心设计的，否则双星系统是数量最多的，其中低质量的双星系统更是生命形成的最佳选择，较小的质量保证了行星的安全性，恒星自身也有较长的生命。
   并且低质量双星系统宜居带范围更大的，也减少了围绕低质量恒星的行星所面临的一些威胁。
   所以就单纯的从概率上而言，双星系统出现生命的可能性也是远远高于单星系统的。
   
    差点成为双星系统的太阳系 
   没错，说的就是太阳系的储备太阳木星，如果木星的质量再打上75倍，它就有成为最小恒星的可能性；而这个质量也只不过是太阳质量的7.5%而已。
     
   
   可是偏偏在太阳系形成的初期，各个星体抢夺物质的时候，太阳就快了那么一步，提前清空了范围内的星云物质，让木星难以夺取足够的物质。
   
   偏偏形成了少见的单星系统；偏偏这个单星系统狭小的宜居带中存在着两颗的岩质行星；偏偏一颗上还有这大量的水。
    如果一个巧合是巧合，那无数个巧合的叠加就是一种精心的设计了。 

2. 天文3：我们的太阳系—人类居住区—宇宙少有的单星系统

太阳系是我们人类居住的恒星系，也从未有人造物体离开过这里。关于太阳系的构造及内部特性你都了解吗？由于内容过于复杂，下面我从四个方面一起给大家讲解。
  
  一、太阳系的构造 
  
         1.我们的太阳系是一个宇宙少有的单恒星系统，以太阳为恒星，太阳的质量占据了全太阳系99.8%，以至于才能用引力束缚那么多天体。
  
          2.太阳系的边界划分有很多种说法，第一种说法是以海王星或冥王星为太阳系边界，第二种是以柯伊伯带最外层为太阳系边界，第三种是以太阳风能到达的最远距离（日球顶层）为太阳系边界，第四种是以奥尔特云为太阳系边界，这里引力场与周围恒星达到平衡，为太阳系引力边界，距离太阳约1～2光年。
  
          3.太阳系拥有两点三区，太阳系中的内太阳系、中太阳系和外海王星区分别被小行星带及柯伊伯带划分开来。
  
         4.内太阳系是水星到木星包括小行星带的一部分区域，这个区域挤在靠近太阳的范围内（0.4～5个天文单位），比木星到土星距离还短。内太阳系又称为内地。
  
         5.中太阳系是木星（5.2AU）到海王星（30AU）之间的区域。这里有气态行星，像行星尺寸太小的行星，还有许多的短周期彗星。
  
         6.外海王星区在海王星之外，这里的天体远小于月球的质量，主要由冰、岩石组成，该区域包括了柯伊伯带、冥王星与卡戎、离散盘等。
  
 
                                          
 
  
  
  二、太阳在太阳系中的地位 
  
           7.太阳位于太阳系，是一个能将氢聚变成氦、发光发热的黄矮星。
  
         8.太阳的半径约有702020km，约为地球的110倍，体积约为1.4×10^18km^3，约为地球的130万倍。它的质量约为2*10^27吨，是地球的33万倍左右。太阳的密度约为1.3g/cm^3。
  
         9.太阳的表面温度约为5770k，足以使任何金属熔化，中心温度约为1500万k，太阳表面重力加速度约为地球的27.9倍。
  
         10.太阳表面温度相对较低而显得黑的区域叫太阳黑子，高峰期时，会发射大量的高能粒子流与x射线，引起地球磁爆，导致气候异常。太阳耀斑是一种剧烈的太阳活动，一般发生在色球层中，一旦出现，增亮释放的能量相当于10万～100万次强火山爆发总能量，一刻内释放10^25焦能量。         
  
         11.米粒组织是太阳光球层上的一种日面活动，呈多角形小颗粒状。太阳风是从太阳上层大气射出的超声速等离子体带电粒子流，与空气效应相似，是恒星正常现象，猛烈的话会影响地球的无线通讯（如2012年3月）。
  
 
                                          
 
  
  
  三、八大行星 
  
  （水金地火） 
  
          12.水星是距离太阳最近、轨道偏心率最高、半径与质量最小的大行星。水星表面温度285℃，且昼夜温差大，白天高达360℃（曾达420℃），夜晚低至-180℃（曾达-215℃），水星自转时间接近公转时间。水星的半径为2500km。密度为5.3g/cm^3，密度仅次于地球。距离太阳不到0.4个天文单位。
  
         13.金星是太阳系中唯一自东向西转、唯一自转时间大于公转时间、表面温度最高的大行星。金星表面温度约为470℃，原因是有浓厚的大气层，约90多个大气压，金星半径6200km，仅次于地球。距离太阳约0.7个天文单位。
  
         14.地球是太阳系中唯一的类地行星，其密度在所有大行星中最大，达5.5g/cm^3，地球表面温度约为15℃，71%的表面覆盖了水，地球距离太阳1.5亿km，等于一个天文单位。
  
         15.火星的半径约为3500km，南北极有干冰分布，表面温度为-47℃，大气层极稀薄，只有0.01个大气压。火星公转一圈需要600多天，火星距离太阳约2.2亿km，1.5个天文单位。地火距离比水金、金地距离都长。
  
  （木土天海） 
  
         16.木星是太阳系中质量、体积最大的气态行星，半径约为69900km，它是气态巨行星，由90%氢和10%的氦组成，跟太阳非常类似，木星在太阳系中地位也很高，它挡住了外来天体，使地球免受撞击。
  
         17.土星是太阳系密度最小的行星，只有0.98g/cm^3，可以“浮”在水面上。土星最著名的一个特点就是土星环，它的卫星土卫二、泰坦和思赛拉都斯，都有巨大的冰火山、地质活动的标志，是太阳系唯一实际拥有大气的卫星。（泰坦比水星大）
  
         18.天王星是最轻的外行星，它的独特之处是躺着绕太阳公转，倾斜约90度，在气态行星中，它的核心温度很低，只辐射少量的热量进入太空，它已知有30颗卫星。
  
         19.海王星看起来比天王星小，但密度较高使它质量达到地球的17倍。海王星最大的卫星崔顿仍有活跃的地质活动，有着喷发液氮的间歇性源泉，也是太阳系唯一逆行的大行星。海王星轨道上一些1：1轨道共振的小行星，组成海王星特洛伊群。
  
 
                                          
 
  
  
  四、太阳系其他天体与星群 
  
          20.柯伊伯带主要由冰组成的碎片与残骸构成的环带，扩散在距离30～50天文单位处，主要由太阳系小天体组成，但之中最大的天体可能被归为矮行星，总质量只有地球的十分之一甚至百分之一。许多柯伊伯带天体都有两颗以上的卫星，多数轨道不在黄道面上。柯伊伯带大致分为共振带和传统带两部分。
  
          21.冥王星和卡戎更像是双星系统，冥王星半径只有卡戎的两倍左右，二者互绕轨道的质心不在任何一表面之下。另外两颗很小的卫星尼克斯与许德拉绕其公转。冥王星的共振带上，与海王星有着3：2的共振（冥王星公转2圈，海王星公转3圈）柯伊伯带中这种轨道天体称为类冥天体。冥王星与卡戎潮汐双锁定，在任何一表面上看另外一星都是一个模样，二者总是把同一面面向对方（正如地对月的潮汐锁定）。
  
         22.齐娜半径约2200km，距离太阳97个天文单位，公转周期500多年，表面温度约-214℃，非常不宜居。塞德娜是颗巨大、红化的类冥天体，近日点76天文单位，远日点928个天文单位，12050年才能完成一周巨大、高椭率的轨道。离散盘与柯伊伯带是重叠的，但是向外拓展延伸至更远的空间，天体轨道对黄道面有很大的倾角，甚至垂直于黄道面。
  
 太阳系在宇宙中为少有（20%）的单恒星系统，人类赖以生存的家园，但宇宙浩瀚，宇宙空间尺度、星与系间距离如何，请持续关注下期。

3. 星系是指类似于太阳系的天体系统吗

星系是指向银河系那样的天体系统，而不是像太阳系那样的天体系统，太阳系只是银河系里的一小部分而已。星系分为旋涡星系、椭圆星系、棒旋星系、不规则星系等几种类型。星系大小差异很大。椭圆星系直径在3300光年到49万光年之间，漩涡星系直径在1.6万光年到16万光年之间。

4. 星系是指类似于太阳系的天体系统吗

不是的
太阳系是一个恒星系统，由中央恒星（即我们的太阳）及绕其旋转的行星系统组成。需要注意，不是所有的恒星系统都有行星，也不是所有恒星系统都只有一颗恒星。
星系（Galaxy）是数十亿颗恒星组成的更为庞大的系统，比较典型的例子是我们所处的银河系以及离我们较近的仙女座大星云M31

5. 星系是指类似于太阳系的天体系统吗

星系是由数千亿颗恒星组成的高于太阳系的天体系统。比如银河系就是一个星系。银河系有几个伴星系。离银河系最近的就是仙女座星系，距离300多万光年。

比星系更高一层的天体系统叫做星系群或星系团，顾名思义就是由几十个甚至几百个星系组成。

6. 太阳系曾是“双星系统”？研究发现，还有一个太阳，它终究会回来

 同时，即使在古代，人们也知道，地球上适宜的温度、白天的光芒等，都和天空中的太阳有关，而且天空中的太阳只能由一颗，否则就会导致地面上的生物无法生存，这一点从“后羿射日”的故事中就可以得知。
   不过，如今从现代科学的角度讲，科学家们却发现了一个有趣的事实：太阳系似乎曾经有2颗太阳，甚至极有可能如今另一个太阳还隐身于太阳系之中，只不过我们尚未找到它而已，这究竟是什么回事呢？
       太阳系是“双星系统”？ 
   这并不过是空穴来风！我们都知道，太阳系处于银河系之中，和银河系中1000亿颗-4000亿颗左右的恒星一样，一起围绕着银河系的中心黑洞来运行。
   不过，并不是银河系所有的恒星都和太阳系一样，是单星周围聚集着多颗行星的恒星系统，相反的，银河系中大约有50%左右的恒星，都是双星系统，说白了就是两颗恒星彼此相伴、互相围绕运行。
   说起来，银河系中的双星系统并不是近年来才发现的，根据资料显示，早在1650年，科学家们就已经在大熊座中发现了双星系统，此后，几乎每个几年的时间，就会有新的双星系统被发现，而到了20世纪，伴随着人类天文事业的发展，人类的科学技术水平不断进步，如今人类已经可以在浩瀚的宇宙中，发现更多的双星系统了。
      而更加令人惊讶的是，在浩瀚的宇宙中，除了双星系统之外，刘慈欣在《三体》中描述的“三体系统”（三星系统）数量也有很多，而且在2011年的时候，天文学家们还曾经发现了一个惊人的“四星系统”，而且在这个特别的系统中，竟然还有一颗行星围绕着它们运行。
   这意味着，这颗位于天鹅座，距离地球大约3200光年之外的行星上，它的天空中可以同时出现4颗太阳，可想而知，它上面的气候环境要比刘慈欣描述的“三体文明”世界还要恶劣，显然，它并不支持生命的存在。
   所以，从理论上来说，很多研究者也认为，太阳系可能也有着自己的伴星，这颗伴星可能处于太阳系边缘非常遥远的地方，而且隐身于黑暗之中，因此才一直没有被我们找到，毕竟多年来有关“九号行星”的研究，也一直在持续着，它的身份如今也更偏向于是一颗小恒星。
       神秘的“九号行星” 
   根据资料显示：最早科学家们怀疑太阳系边缘存在着一颗神秘的未知星球，是在1846年，当时科学家们已经发现了天王星，不过，却发现它的轨道非常不正常，似乎被一股奇怪的重力给拖拽，这意味着，天王星的轨道和牛顿的物理定律相悖。
   在当时，如果无法在天王星之外的地方再发现一颗新的行星，那么，显然牛顿的物理定律就要被推翻了，于是，科学家们最终发现了海王星的存在。但是，海王星也是如此，此后，冥王星和柯伊伯带中现身了，但是，问题仍然存在。
      于是，研究者猜测：或许在太阳系边缘，还存在和一个未知的星体，当时“奥尔特”星云的概念已经被提出了，所以，很多人都认为，这颗未知的星体，或许就隐身于奥尔特星云之中，那么，它究竟是什么呢？
   很快，来自美国的科学家第一次提出了太阳系是“双星系统”的假设，认为除了太阳系之外，太阳系应该还存在着另外一颗恒星，这颗恒星可能是红矮星，也可能是失败的恒星——褐矮星。通过目前的研究来看，这颗未知太阳伴星是褐矮星的可能性非常大。
   因为褐矮星本身的光芒非常暗淡，而且它也无法进行核聚变反应，再加上太阳系边缘是非常黑暗的，这一点在上文中我们已经提到过，这就导致人类很难发现它的存在，毕竟科学家们从研究太阳系至今，一直到冥王星被发现，也是耗时数百年。
       “九号行星”质量大约是木星的六倍 
   说起来，太阳系行星之中的巨无霸，就是木星了，要知道，一些红矮星甚至还没有木星大，这也让很多人怀疑，可能木星原本也有机会成为褐矮星或者是太阳的伴星，只不过“发育失败”了。
   如果想要牵引土星之外的星体运行轨道，那么，这颗神秘的“九号行星”它的质量要至少是木星的6倍以上才可以，同时，研究者认为，这颗神秘的未知星体它存在于太阳系之中，也为地球带来了很大的隐患。
      通过建模分析，它的公转周期大约是2600万年左右，而通过研究地球上生物的演化史，科学家们也惊讶地发现，地球上生物几乎也是每隔2600万年左右，就会发生一场大灭绝，而且纵观地球演化史，似乎这种灭绝，都与地球在固定的周期内，遭遇彗星等大规模袭击有关，这也意味着，或许是伴随着这颗神秘星体的运行，导致彗星的轨道被干扰。
   在过去的多年时间里，科学家们也一直想要找到这颗神秘天体的下落，不过，却一直都以失败告终，其中值得一提的是，在上世纪80年代，NASA曾经发布一则公告，表示在太阳系边缘找到了“九号行星”，但是没过多久，NASA又表示是观测错误。
      所以，这颗神秘的未知天体还是处于假说和 探索 阶段，今年，NASA将发射新一代太空望远镜——詹姆斯韦伯太空望远镜，希望可以有机会揭晓真相。对此，你怎么看？你相信太阳系存在伴星吗？