太阳创世纪

太阳的诞生：创世四大步

46亿年前
一团气体云坍塌，第一代恒星诞生
银河中，一团气体和尘埃云在重力作用下部分坍陷。在这团大漩涡中央，尘埃汇集为燃烧的巨大物质球，形成了约5000颗恒星。

200万年后
第二代恒星诞生，吹出物质风
铁60抵达一个星体孕育区，那里有一些新恒星在燃烧，向周围散播铝26——其存在也曾令天体物理学家百思不解。

800万年后
最大的恒星在爆炸中死去，丰富了星际气体的成分
这些恒星中最大的那些在500万年后死亡，形成超新星。爆炸释放出放射性元素，包括铁的一种同位素铁60，之前没有任何理论能解释它的存在。

10万年后
我们的太阳开始在其中一颗恒星的外围燃烧
其中一颗巨星释放的携带铁60和铝26的风压缩了周围物质，形成一个尘气壳，并最终坍塌，产生第三代恒星：我们的太阳和它的一百多颗姐妹恒星诞生了。几百万年后，孕育我们恒星的星体在巨大的爆炸中灭亡，太阳的姐妹恒星也散布到银河各处。太阳孤单独处。但绕日运行的小行星携有铝26和铁60的衰变产物，保留了太阳起源的信息。

“很久以前……”日内瓦天文台的乔治 • 梅奈 （Georges Meynet）以传统方式开始了他的讲述。很久以前，46亿年前，一团尘埃云在银河一角平静地运行..突然，一股无法阻挡的浪潮撼动了其中的尘埃和气体，使之盘绕、相撞。在这团大漩涡中心，热量变得无法承受，压力巨大。一道光迸发出来：一个光子，十个光子，数以亿计的光子..我们的太阳射出第一缕光！

成功了！经过数十年的模拟、分析、观察以及时有发生的峰回路转，我们终于能够讲述这颗星辰的历史了。我们可以详述原始气体茧的构成，刻画其母体的肖像——那是一颗巨星，在生存期内孕育了太阳，随后在巨大的爆炸中走向死亡。我们可以预言整个星系中类似太阳的星体的命运，甚至想象它祖父辈、一支巨星军团的音容。

应该承认，马修 • 古奈勒（Matthieu Gounelle） 实现了天体物理学家的梦想：成功描述我们的恒星如何与数百颗姐妹恒星一道从一团气体中崛起。法国国家自然历史博物馆的这位宇宙化学家进行了15年的不懈调查，终于书写出我们所在的小宇宙的创世纪。而这一壮举的特殊之处在于，他完全是从一条微不足道的线索出发，破解了太阳诞生的历史。具体地说，突破口是在陨星化学分析中发现的一个反常现象。大起源的钥匙就藏在这些粗糙石块的缺陷之中。

早在1976年，科学家就已经发现了这把钥匙。加利福尼亚大学的研究团队在分析坠落地球的小行星碎片成分时，检测到镁26同位素和镍60的含量异常之高。这两种化学元素分别是铝26和铁60这两种放射性同位素衰变的产物。“这些放射性元素存在于星际空间，因此在陨石中出现也很正常，因为陨石代表了孕育太阳的星云的完好样本。”马修 • 古奈勒细述道，“但含量太高了..”孕育太阳的云团中的铝26和铁60来自哪里？

这才是问题所在，因为铝26和铁60是比太阳庞大数十倍的巨星中心核反应的产物，只有当巨星死亡、形成超新星 （这种巨型爆炸放射出的光相当于一整个星系） 时才会在空间中散播。而且这两种同位素寿命短暂：260万年后，铁60的一半会转变为镍60，而铝26的衰变只需70万年。“它来不及散播就已经衰变了。”马修 • 古奈勒解释道，“它的存在使我们不得不想到这两种现象——超新星爆炸和孕育太阳的气体尘埃云团坍塌——在时间上非常接近，在空间上也是如此！”

一连串事件

不过，超新星会将气体云团推往数光年之外。按照这一说法，太阳就应该在离一个具有特定质量的星体某个非常精确的距离之外形成..简言之，它的诞生应当是一连串罕见的天时地利的结果。这可难坏了天文学家，因为他们通常要为观察到的现象寻找普遍原因。对于系外行星学家而言也是如此，他们发现类太阳系的希望将变得渺茫起来。

“我一直坚信这种机制不可能出现，因为望远镜从来没能观察到此类现象。”马修 • 古奈勒讲述道，“2009年，我证明了它不可能成立。”这位宇宙化学家的模型不容置疑：要获得匹配的铝26含量，太阳应在距离超新星2光年处形成，而这是不可能的。相反，这位研究人员发现，该机制可以解释铁60的含量。他的模型显示，不是一颗、而是数十颗巨星在爆炸时散播了这种铁的同位素，它们能够存在很久，直至卷入某一星体的形成。“由此我想到，必须把 铁60和 镁26分开考虑。”他解释说。换言之，太阳可能诞生于一连串事件，并不是因为单一灾变而产生的。

很巧，恒星形成于多重事件的理念本已呼之欲出。在其越来越明确的同时，望远镜也逐步观察到，大型分子云层面缓慢的物质能量交换与小型气团局部快速的物质能量传递并行不悖。“我们需为解释铝26的存在找到一种小范围机制。”马修 • 古奈勒补充道。

恒星演化专家恰好为他提供了解决方案。他们发现，天体并不只在死亡时才向宇宙释放放射性元素！“INTEGRAL卫星 （国际γ射线天体物理实验室） 在探测巨星时，观察到了非定向铝26释放现象。”乔治 • 梅奈介绍道，“巨星持续地释放这种同位素风暴。”

一块块拼图碎片奇迹般地组合在一起..受此鼓舞，两位研究人员进一步为巨星上的气体旋涡建立了模型。他们模拟了巨星内部化学元素的合成以及同位素风暴的形成过程，得出结论：只需一颗质量比太阳大30倍的恒星，就能孕育含有铝26的类太阳恒星。“该模型运转非常良好，且能适应各种不同参数。”乔治 • 梅奈指出，“我们终于有了一个可以放诸四海的通用解释！”“而且，支撑这一解释的各种宇宙现象也已经全部通过望远镜观察到了！”马修 • 古奈勒高兴地补充道。

完美的时间点！

这位宇宙化学家不再怀疑，这就是太阳诞生的历史。它分为四个步骤，从46亿年前启动，涉及三代恒星。太阳系“创世纪”完成了，马修 • 古奈勒为这部神话写下了句号。他甚至已将太阳的母亲命名为夸特里姑 （Coatlicue），以纪念阿兹特克神话中孕育太阳的女神。

目前，马修 • 古奈勒正享受着天文学界为他的 “创世纪”提供的待遇。介于平静的喜悦与轻微的“产后抑郁”之间，他重拾此前暂时放下的工作：标出彗星和小行星的相似点；将星际物质成分与恒星核聚变联系起来.. “要进入状态不太容易。”他说，“我才回答了一个困扰了自己15年的问题。”这是怎样一个问题啊！行星形成之谜大白一年之后 （参见 《新发现》 2011年12月号 《太阳系：真相大白》），太阳起源的面纱也被揭开了。太阳系的遗留问题正被一个个地扫清。时间点也十分完美：在这新千年的开端，是不是该把眼光投向我们的世界之外了呢？