肖尔茨星：红矮星在7万年前擦过太阳

肖尔茨星及其褐矮星伴星在太阳系附近通过时的想象图 — 艺术家绘制的红矮星WISE 0720-0846及其褐矮星伴星在约7万年前经过太阳系附近的情景。太阳出现在背景左侧，正如从该双星系统所看到的那样。
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科学摘要

本文介绍了肖尔茨星（缩写名称WISE 0720-0846）的案例，这是一个由红矮星和褐矮星组成的双星系统，由德国天文学家拉尔夫-迪特·肖尔茨于2013年发现。2015年，罗切斯特大学埃里克·马马杰克（生于1971年）领导的一个团队计算出，这个系统在大约7万年前曾擦过太阳，仅以0.8光年的距离经过，并穿入了外奥尔特云。这是有史以来测量到的记录最完整的恒星飞掠事件。本文详细介绍了探测方法、系统的物理特性、随后的轨道修正，以及这次经过可能在太阳系内某些小天体的轨道上留下的痕迹。

真有恒星在7万年前擦过太阳吗？

是的，根据目前的最佳估计。WISE 0720-0846系统，绰号肖尔茨星，是一个低质量的红矮星，伴有一颗褐矮星。通过其横向速度和径向速度重建其过去的轨迹，天文学家表明，大约在7万年前，这个双星系统从距太阳仅5.2万天文单位（约0.8光年）的地方经过：这比我们当前的邻居比邻星（目前距太阳4.2光年）近了五倍。这次经过位于三维的外奥尔特云内，即环绕太阳系的巨大彗星壳层。这颗星太暗，肉眼无法看到，但它仍然会在我们祖先的天空中显现为一个微弱的红点，那时尼安德特人和现代人还共同生活在地球上。

源于运动异常的一项发现

在WISE红外数据中发现一颗矮星

WISE 0720-0846于2013年被拉尔夫-迪特·肖尔茨发现，他在WISE (wide-field Infrared Survey Explorer)红外卫星的数据中将其识别为一颗距离太阳很近的晚期矮星候选体。由于它的低银纬以及对于如此近的恒星而言适中的自行，该系统逃过了之前的巡天观测。额外的观测，特别是亚当·布尔加瑟及其合作者在2015年发表的观测，确认了它的双星性质：一颗光谱型为M9.5的红矮星和一颗T5型褐矮星，相距约0.8天文单位，轨道周期为2至4年。

引起埃里克·马马杰克兴趣的速度

正是这种视运动的缓慢，加上高且向外指向的径向速度，引起了埃里克·马马杰克的兴趣。该团队面临两个假设：这颗星正在朝着未来与太阳系近距离接触的方向前进，或者它刚刚在之前的一次经过后离开我们。径向速度的测量结果倾向于第二种选择：这个系统正在远离太阳，这使得重建其过去的轨迹成为可能。

从距太阳不到1光年的地方经过

通过模拟重建轨迹

在马马杰克及其合作者于2015年发表在The Astrophysical Journal Letters上的研究中，他们整合了该双星系统（总质量约为0.15个太阳质量）和太阳的银河轨道。结果如下：在7万年前，误差范围为正负1.5万年，肖尔茨星从距太阳5.2万天文单位（约0.25秒差距，或0.8光年）处经过。在考虑了测量不确定性的1万次轨迹模拟中，98%的模拟结果显示该系统穿过了外奥尔特云。

动力学上微弱的相遇

在最接近点时，这个双星系统显示出约11.4等的视星等，对于肉眼来说太暗了，但足以被现代仪器探测到。然而，作者指出，由于其质量低且相对速度较高，这次相遇在动力学上很微弱：它可能没有引发朝向内太阳系的大规模彗星雨。

利用Gaia数据修正的估计

日期略微提前

自2015年以来，特别是得益于Gaia卫星，位置和速度的测量得到了改进。随后基于天体测量数据和更新的太阳系模型对轨道的重新评估，略微改变了经过的日期和距离：中位数现在约为8万年前，最小距离约为0.33秒差距，即约1.1光年。这些修正仍在不确定性范围内与最初的估计一致，并证实该系统的确穿过了奥尔特云的边缘。

这种重新计算在天体测量学中很常见：每一代新数据都会减小误差棒，而不会动摇核心结论。肖尔茨星至今仍然是，在距离和速度两方面，有史以来测量到的约束最为精确的恒星飞掠事件。

在彗星轨道上留下了痕迹？

一项关于340条双曲线轨道的研究

2018年，西班牙天文学家卡洛斯·德·拉·富恩特·马科斯和劳尔·德·拉·富恩特·马科斯与研究员斯韦雷·阿尔塞思合作，研究了太阳系内近340个小天体的双曲线轨道，即那些轨道如此开放以至于将永久离开太阳系附近的天体。通过将这些轨道向过去积分10万年，该团队在天空中识别出了辐射点的集中区域，这与肖尔茨星经过所引起的引力扰动相一致。

真实存在的效应，但无即时后果

这项发表在Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters上的研究表明，这次飞掠的影响可能比最初估计的更为显著。然而，从奥尔特云中受到这种扰动的彗星大约需要200万年才能到达内太阳系，这排除了与地球上近期地质或气候事件的任何关联。

表格：系统与恒星相遇的特征

WISE 0720-0846（肖尔茨星）数据概要
参数	数值
名称	WISE J072003.20-084651.2 (WISE 0720-0846)
星座	麒麟座 (Monoceros)
当前距离	约20光年（6至7秒差距）
主星	M9.5型红矮星，约太阳质量的8%
伴星	T5型褐矮星，约太阳质量的6%
双星间距	约0.8天文单位，轨道周期2至4年
距太阳最小距离（2015年估计）	5.2万天文单位（0.8光年）
距太阳最小距离（Gaia修正）	约0.33秒差距（1.1光年）
穿越奥尔特云的概率	模拟轨迹的98%
最接近时的视星等	约11.4（肉眼不可见）

罕见但并非绝无仅有的现象

银河系模型估计的频率

如此接近奥尔特云的恒星飞掠在宇宙尺度上并非独一无二。模型表明，一颗恒星平均大约每10万年穿过一次奥尔特云，而像肖尔茨星这样近距离的接近（5.2万天文单位或更近）大约每900万年才发生一次。这些事件是银河系内太阳邻域正常动力学的一部分。

前所未有的轨迹精度

在肖尔茨之前就已经有一个有据可查的先例：恒星经过可能扰动奥尔特云的这一想法可以追溯到扬·奥尔特本人关于以他名字命名的云的结构的工作。使肖尔茨星与众不同的是，得益于对于一颗如此暗淡的恒星而言异常精确的径向速度和横向速度测量，其过去轨迹得以以前所未有的精度重建。

关于肖尔茨星的常见问题

这次经过对地球有什么影响吗？

没有发现直接影响。肖尔茨星穿过了外奥尔特云，距太阳数万天文单位，远远超出了行星的轨道。即使彗星受到轻微扰动，它们也需要大约200万年才能到达内太阳系。因此，它与7万年前地球上发生的任何气候、地质或生物事件都没有关联。

肖尔茨星与假设的“复仇女神”星有关吗？

没有关系。复仇女神星是古生物学家大卫·劳普和杰克·塞普科斯基在1984年提出的一个假说，用以解释大规模灭绝中假想的周期性，他们设想存在一颗未被探测到的、在高度偏心轨道上运行的太阳伴星。这个假说从未被观测所证实。而肖尔茨星则是一个真实存在的天体，已被编目和测量，其飞掠是一次性的、非周期性的事件：它正在继续前行，并将永远远离太阳。