太陽是獨生子嗎？還是它出生在一個（非常，非常）大的家庭？
答案不僅能告訴我們節假日家庭聚會可能有多尷尬（如果你認為你的家庭聚會很糟糕，想象一下如果多了幾千個爭奪資源的兄弟姐妹會變得多糟糕）。畢竟，太陽的起源故事，歸根結底，也是我們自己的故事。我們在理解恆星如何形成方面取得了巨大的飛躍，但具有諷刺意味的是，關於我們最近和最親愛的恆星，我們仍然有一些相當基本的問題——例如太陽是獨自誕生還是與一大群其他恆星一起誕生。
儘管太陽足夠近，我們幾乎可以觸碰到它，但關於它誕生的細節仍然是一個謎。最大的問題是它的年齡。我們的恆星誕生於 46 億年前，已經進入中年，並且已經遠離了它的祖籍——一些無名的、現在已經消失的“恆星搖籃”，那裡的氣體很久以前就已分散或凝結成恆星。
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我們找不到那個搖籃，但我們仍然可以瞭解它。我們從隕石中找到了一些證據，這或許令人驚訝，其中一些隕石仍然帶有關於它們在太陽系誕生期間的妊娠環境的線索。例如，隕石內部鉀等元素的同位素告訴我們這些物體在被稱為星雲的太陽前宇宙雲中形成的位置，而隕石之間的差異可以用來幫助確定星雲在任何行星出現之前的狀況。
藉助來自隕石的資料，並在最先進的計算機模擬的幫助下，一個國際天文學家團隊研究了太陽可能的出生環境。其結果於 3 月發表在《皇家天文學會月刊》上。該小組使用巧妙的推理思路，表明太陽不僅有很多兄弟姐妹，而且誕生於一個相當繁華的“都市”社群。
恆星誕生於星雲中，當雲的內部坍縮到中心的一個堆狀點時，該點就變成了新生恆星。星雲有多種形狀和大小，從小而黑暗的球狀體到巨大的分子云。恆星在任何給定的星雲中如何形成，更多的是一個自然的故事，而不是後天培育的故事。
例如，巴納德 68 星雲是一團黑暗的冷氣體和塵埃——矽酸鹽（岩石材料）和類似於菸灰的複雜碳分子的微小顆粒——在太空中相對靠近我們，只有幾百光年遠。它是我最喜歡的物體之一：一個怪異的、漆黑的幽靈般的質量，像天空中的一個不透明的洞一樣完全阻擋了來自後面恆星的光線。
它只有半光年寬（大約三萬億英里），幾乎沒有足夠的物質來製造一顆比太陽稍重的恆星。最有可能的是，它現在正處於這個過程的中間，並可能在短短 20 萬年內轉變成一顆恆星。
在規模的另一端，我們有獵戶座分子云複合體，這是一個真正巨大的活躍恆星形成場所，距離我們超過 1000 光年，橫跨數百光年。它足夠強大，可以製造數量驚人的恆星——至少 10 萬顆像太陽一樣的恆星。標誌性的獵戶座星雲，肉眼可見，是數百顆恆星的誕生地，只是這個巨大恆星工廠的一小部分。
像獵戶座這樣的巨型雲團相對罕見，但可以大規模生產恆星，而較小的雲團生產力較低，但遍佈銀河系。僅透過檢視這些統計資料無法辨別太陽的起源；它可能來自任何一種恆星搖籃。
這些星雲環境差異很大，這會影響它們產生的恆星。在星雲中發現的大質量恆星對其正在孕育的兄弟姐妹有很大的影響。它們可以噴射出強烈的亞原子粒子風——就像太陽風一樣，但強度遠超 11。這些風可以將鋁和鎂等重元素播撒到正在形成的恆星中。稍後，當它們作為超新星爆炸時，它們會將鐵和鈷等不同元素的混合物拋射到很遠的地方。
然而，大質量恆星是罕見的。可能每 100 顆恆星中只有一顆足夠大，可以產生這種影響，而小型星雲根本無法制造出它們。這意味著原則上，檢視早期太陽系的化學成分可以告訴我們太陽是在哪種搖籃中誕生的。
這個想法是國際團隊最近研究的重點。天文學家特別關注兩種元素：鋁 26 和鐵 60。鋁 26 在大質量恆星內部產生，並在其風中被吹出，而鐵 60 則是在爆炸恆星的熱核地獄中鍛造出來的。這兩種元素都具有放射性，分別衰變為鎂和鈷。透過仔細測量來自太陽系最早期的原始樣本（即來自隕石）中它們的子元素的量，我們可以瞭解太陽形成的環境。
為了進行分析，科學家們利用星雲和恆星形成的物理學原理，模擬了類太陽恆星在各種環境中的誕生，從包含極少恆星的星雲（代表較小的雲團）到包含數千顆恆星的大型星雲。接下來，他們計算了在每個星雲中出現的代理原始太陽盤的元素組成，並將這些虛擬產量與隕石中實際測量的結果進行了比較。
他們的研究結果表明，當早期太陽在其原始星盤中形成時，可能受到了來自大質量恆星的強大風和超新星爆炸的衝擊。這意味著太陽的搖籃更像獵戶座複合體，而不是巴納德 68。
巧合的是，在 2022 年末，另一個科學家團隊在《天文學與天體物理學》雜誌上發表了一篇論文，研究了類似的問題。研究人員認為，至少有一顆超新星必須在仍在形成的太陽系附近爆炸，才能產生在古代隕石中看到的放射性元素，因此——由於此類事件相對罕見——他們得出結論，太陽的誕生星團必須非常大，才能在統計學上確保這種情況發生。
換句話說，太陽更可能是一個市中心的城市孩子，而不是一個鄉村小鎮的恆星。當然，由於它的星雲搖籃已經消失，我們無法輕易證實這個假設。畢竟，你無法再次回到家。
那麼太陽的兄弟姐妹呢——它大家庭中的數千顆其他恆星呢？它們曾經像一窩小狗一樣依偎在一起，但在億萬年前就各自漂泊，現在是散佈在整個銀河系中的孤兒。儘管如此，天文學家仍在尋找與我們的太陽年齡和成分相同的恆星，以便我們能夠更多地瞭解我們的太陽。
重聚的可能性很小。因此，如果我們想看一本家庭相簿，我們只能自己把它拼湊起來。
這是一篇觀點和分析文章，作者或作者表達的觀點不一定代表《大眾科學》的觀點。