我国当代知名科幻作家刘慈欣科幻小说《三体》刚刚荣获世界科幻文学界的最高奖项——雨果奖。最近几年来,《三体》系列红遍大江南北,被视为中国科幻文学的里程碑之作。伴随着《三体》小说的热销,三体问题也为众多的读者所熟知。刘慈欣在小说里构造出了一个复杂而迷人的宇宙体系,这样一个三体系统在现实宇宙中存在吗?实际上,这样一个忽然很规律、忽然很紊乱的三体系统在宇宙中是不存在的,即使存在,也会很快崩溃。
所谓的行星,要么飞离恒星要么飞向恒星。如果要像三体中说的那样时近时远,还能让一个文明产生,几乎是完全不可能的。
不过,《三体》小说中提到的“三体人”所居住的恒星系统还真有“生活原型”,这就是半人马座α(南门二)三合星系统。半人马座α由三颗恒星组成,其编号分别为A星、B星和C星,其中半人马座α星C被命名为“比邻星”,是距离太阳最近的恒星之一,距离为4.22光年。
由于半人马座α星系统距离地球很近,因此许多科幻小说都描述这里拥有与地球截然不同的世界和宇宙生物,存在着发达的宇宙文明。令人震惊的是,就在2012年,天文学家竟然发现了在半人马座α星系统很可能有一颗地球大小的行星,围绕着其中的B星公转。不过遗憾的是,据计算,这颗行星上一年的周期仅有3天多,这说明该行星的公转轨道离它的“太阳”距离十分近,就像是我们水星的“超级沸腾”版,根本不可能有生命存在。
这个三体系统为什么如此稳定、并没有小说所描述的那样混乱呢?事实上,半人马座α并不是很标准的三体系统,而是一个双星系统加一个卫星恒星而已,是一种以2+1形式存在的“三体系统”。A星和B星以一个偏心率较大的椭圆轨道互相围绕旋转,公转周期为79.9年。
较小的C星(比邻星)则在遥远的0.2光年之外以50万年以上的周期围绕A、B星的质量中心缓慢公转,由于比邻星离A、B星实在是太远了,最后很可能飞离半人马座α星系统。也有科学家认为,比邻星本来就是个过客,当然会要离开α星继续在宇宙中漂流了。
在宇宙中,像太阳这样孤独的恒星是少数,多数的恒星都是两个或两个以上汇聚在一起,组成双星或者聚星。多年来,天文学家一直认为双星系统不会拥有行星,因为在双星系统中,行星很可能不是被其中一颗恒星吸进去就是被甩到宇宙空间。但随着观测技术的不断提高,天文学家已经在越来越多的双星系统中发现了行星。
我们目前考虑的都是一颗行星和双星间的关系,如果一个双星系统有更多行星会是什么情况呢?
这就相当复杂了,我们以太阳系为例来看看。我们经常说如果木星大一些的话,太阳系就可以成为一个双星系统,如果真是如此的话,我们的太阳系就是一个带着很多行星的双星系统。这样,我们的地球和水星、金星、火星就是属于内部轨道运转的行星,也就是说只绕太阳,不绕木星;海王星和更外的行星是大外围轨道,同时绕太阳和木星两颗恒星转。至于土星,由于离木星很近,属于小外围轨道,无法稳定存在的。
目前的木星是行星,对土星产生不了什么影响,但如果木星真的成了恒星的话,至少会比现在大80倍,从而土星产生巨大影响,土星会被木星巨大的质量所吸引,一头撞进木星的怀抱。介于土星和海王星之间的天王星,则看木星质量到底多大才能决定生存的可能。