太阳系之谜
对国内外的天文学家来说,太阳系起源之迷仍然有待考证
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近日，日本国立天文台研究人员宣布，他们观测到一颗年轻恒星周围的尘埃和气体呈漩涡状旋转；并认为，这些漩涡状的尘埃和气体逐渐聚集，再过几百万年有可能生成像地球、火星一样的行星。
太阳系的形成之谜能否因此解开？为此，中国科学院国家天文台副研究员王俊杰博士在接受本报记者专访时详细介绍了学界对这一谜团的探索和认识。
宇宙起源于距今150亿年左右的“大爆炸”，漩涡状结构在浩瀚的宇宙中普遍存在。
日本研究人员观测和拍摄到的这颗年轻恒星是距离地球470光年的御夫座AB星。新华网转载日本《读卖新闻》称，该星年龄为400万年，比太阳年轻46亿岁，质量约为太阳的2.4倍。这颗恒星周围的尘埃和气体等星际物质呈漩涡状，漩涡直径约1735亿公里，呈逆时针旋转；旋转时，漩涡好像长着几只向周围延伸的胳膊。
“漩涡状结构在宇宙中是普遍存在的。小到DNA，大到银河系等漩涡星系。”王俊杰教授告诉记者。
宇宙起源于距今150亿年左右的“大爆炸”。那是一个有限的时刻，物质与时空难以分离，宇宙中的物质被压缩到极度高温高密的真空。“大爆炸”后，随着宇宙的膨胀和降温，真空发生了一系列的相变：引力、强力、弱力和电磁力，自然界中的这四种基本相互作用逐一分化出来。电子和原子核结合成稳定的原子，中性原子在引力作用下逐渐凝聚为原星系，原星系又分裂成无数恒星……
这就是为大多数天文学家所接受的关于宇宙起源的热大爆炸宇宙模型。“现在，有两个发现支持了这一理论。”王教授说，“一个是星际退行，即宇宙中所有的星系都在彼此远离，这就意味着宇宙处于普遍膨胀之中。另一个是宇宙中普遍存在着温度约3K（K为热力学温度单位开尔文，国际单位制基本单位之一———编者注）的微波背景辐射；这被认为是宇宙热大爆炸的遗迹。”
大爆炸之后，宇宙中形成无数的星系；大量星系中的恒星和星际物质绕星系核整体旋转，但至今尚无一种理论能够圆满解释这一现象。
宇宙的星际空间存在着无数由气体和尘埃组成的分子云。太阳形成的整个过程就始于分子云。
分子云中的物质具有不均匀性，这导致了大片弥漫的分子云受自身引力作用逐渐向中心凝聚，并在旋转中形成星云盘。引力场的不稳定性致使分子云中间坍缩，密度高的部分吸引密度低的部分不断向其聚集，成为一个大球体，最终坍缩形成原恒星。原恒星形成以后，星云盘上的物质一边不断围绕原恒星旋转，一边掉到原恒星上。当温度和密度到达一定程度时，引起了氢的核燃烧；继而引发热核反应，最终形成恒星。
经过数百万年的演化，受离心力作用，星云盘由厚变扁，最后呈扁平状。到一千万年左右，星云盘在旋转中出现裂痕，变成很多圈的环。恒星周围有可能形成行星的物质旋转形成了原行星盘，就集中在这些环上，每一个环成为后来原行星的轨道。与此同时，恒星中，氢发生核燃烧的热量向外辐射，产生向外的力，阻止了周围物质继续掉到恒星上。
原行星盘上的物质经过很长时间的旋转，受引力场不稳定性的作用，逐渐聚集，形成一些小的天体，进而演变成为行星系统。
“这就是包括太阳系在内的恒星系起源和演化的整个过程；也是目前在有关恒星系形成的理论中，有观测证明的、能够从事实上比较肯定的一种演化模型。”王教授说。
他向记者介绍，太阳系的形成理论可粗略归为一元说和二元说。前者认为太阳系中，太阳和九大行星都是在同一个星云中、由同一类物质形成；形成条件比较一致。
二元说则认为在太阳形成后，引力作用使其将从旁边经过的另一颗星撕碎，俘获的物质最终形成九大行星。
近代最早关于太阳系起源的理论，即18世纪康德提出的“星云说”，就是一元说。
根据这一理论，约46亿年前，弥漫在宇宙中的一团气体云，受其他天体的引力扰动或邻近超新星（质量为太阳的8-10倍以上的大质量恒星，在核燃料耗尽后会发生极其猛烈的爆发，亮度在几天内突增千万倍甚至上亿倍）爆发的冲击波作用而发生坍缩，核心变成原始太阳，周围形成原太阳星云；太阳系内的所有天体均由原太阳星云内的物质组成。
“20世纪八九十年代，通过红外波段进行观测的红外天文学逐步发展起来，人们逐渐观测到许多原来通过光学波段观测不到的现象，发现了许多新形成的类太阳恒星周围有星云盘。”王教授说。
年轻恒星周围有物质存在并不是一个新课题；要解开太阳系的形成之谜，有两个关键。
“年轻恒星周围有物质并不是一个新课题。以前类似的图像都观测过许多，但没有观测到漩涡状结构。”针对日本学者的这一发现，王教授认为具有三方面的意义———
首先，这是首次直接观测到年轻恒星周围有漩涡状结构，发现年轻恒星周围一些物质（或盘）的分布是不均匀的。这就更加支持了行星是由于引力场的不稳定性而逐渐形成于星云盘中这一理论。
其次，观测到的旋臂结构，证明了原恒星周围的盘是不断旋转的。
此外，曾有理论认为，行星的形成是由于在恒星附近存在着另一颗与其有相互引力作用的恒星，这种相互引力使恒星俘获另一颗恒星的物质而产生行星。但这一观测中，并没有在该年轻恒星周围发现第二颗恒星。这就说明，漩涡状旋转的结构可能是该恒星在形成过程中因自身原因而形成，并非由于另一颗恒星的作用。
“我们只能通过一些观测，侧面推断太阳系的起源。这个观测找到了一个间接证据，证明包括地球在内的九大行星在太阳系形成的原初是怎样形成的。”他同时表示，“要完整解开恒星和行星的形成之谜，还须对分子云中处于各个阶段的天体进行更进一步的研究。”
要解开太阳系的形成之谜，最关键的问题有两个方面。王教授认为，第一是从太阳系外有行星系统的恒星着手，要对其形成过程进行更深入的全面了解。“了解了这些恒星和行星的形成，就能反推太阳系的形成。”他解释，这得通过对一批处于各个年龄段的星进行统计，而得出一个可能的比较完整的演化图像来实现。
另一关键就要探测太阳系本身最边缘天体的物质成分及其比例；如探测彗星。这对了解太阳系原初的物质状况有着很重要的作用。
王教授说，这是因为彗星处在太阳系的最边缘；受太阳的核反应、太阳风、磁场等影响不是很大，还保留着原初太阳刚形成时的物质的一些特征，可能包含太阳系起源最原初的物质或者迹象。而太阳系内的行星，由于太阳的核反应、太阳风、磁场等因素，已经产生了新的元素，可能已不是其形成时的物质含量了。
据他介绍，现在美国和欧洲宇航局准备发射宇宙飞船直接登陆彗星，探索彗核、彗尾里的物质。“如果这些物质真能探索到，那么这对太阳系最原初的组成，可能具有很重要的作用。”
“我国中国科学院国家天文台也正计划在不久的将来向太空中发射一架天文望远镜，其主要观测目标之一就是太阳系外有行星系统的恒星。”据了解，要发射的这架名为空间变源监视器的空间天文望远镜，可以对一个天体进行长时间监测。
王教授最后表示，“如果能够了解恒星和行星的起源和形成之谜，太阳系起源之谜就可能解开。”（李婵）