太阳如何诞生？46亿年前，星云为啥突然坍缩？幕后黑手是什么？

你可能听说过，太阳是由星云坍缩形成的。但是，问题来了，好端端的星云，“吃着火锅 唱着歌”，自由的绕银河系旋转，为啥在46亿年前突然坍缩？ 星云坍缩的过程只有 区区几百万年，为啥不早点坍缩？46亿年前，银河系发生了什么重大变故，导致地球和太阳突然间就诞生了？

第1部分：星云为什么会坍缩？

宇宙大爆炸后，产生了大量的分子云，这些分子云由75%的氢、24%的氦和1%的其它元素组成。

在分子云内部，有两股力量在较劲。一个是温度引发的热运动，它会让分子云膨胀。另外一个是引力，它会让分子云收缩。

如果“热运动>引力”，分子云就会慢慢膨胀成星云。

但是如果“热运动<引力”，就会出现一个非常神奇的现象。引力一旦超过热运动，分子云就会开始收缩。随着收缩，距离会变小，引力就会变的更强。于是分子云继续收缩，引力就会变得更更强，分子云就会收缩的更更小，就这样 形成了一个正反馈，分子云不断的收缩，最终收缩成了一颗恒星。

英国天文学家金斯根据这个现象，推导出了一个公式:

公式中红色部分是一些常数，不用太关注，最关键的是温度、质量和临界半径 这三个变量。

这个公式的意思是，一团质量为M、温度为T的球形分子云，如果它的半径大于临界半径R，它就会以星云的形式存在。但是，如果把它压缩一下，压缩到小于临界半径R，它就会坍缩成一颗恒星。

举个例子，假如银河系里面有一团质量跟太阳差不多的星云，星云的温度一般在10K左右。根据公式计算，临界半径等于0.08光年。也就是说，如果把这个星云压缩到半径0.08光年，它就能自动坍缩下去，最终变成一颗恒星。那0.08光年有多大呢？差不多是太阳到海王星距离的300倍。

除了临界半径，金斯还推导出了临界密度公式。对于温度为10K、质量与太阳差不多的星云，临界密度等于10万。也就是说，只要每立方厘米超过10万个粒子（以及超过金斯质量：至少0.08倍太阳质量），它就会自动坍缩成一颗恒星。

那10万是个什么水平呢？猎户座星云每立方厘米大约有1千到1万个粒子，创生之柱 每立方厘米大约有1万个粒子，暗星云有几万个粒子。

因此，只需要把这三个星云，压缩10到100倍，就能达到金斯临界密度。

有一点要注意，一整片星云的质量通常是太阳质量的几百倍，不需要压缩整片星云。只需要压缩局部区域，只要在局部区域达到金斯临界密度（和金斯质量），就能在那一块区域形成一颗新恒星。

那如何在星云的局部区域 提高粒子密度呢？

有不少办法。

第1种最简单，两个星云互相碰撞，就能提高星云密度。在银河系里面，至少有1000万个质量大于太阳的星云，所以星云互相撞的概率还是很大的。

第2种途径：假如星云周围发生了超新星爆发，超新星爆发就像宇宙中的“铲雪机”一样，能将路过的气体堆聚在一起，从而大幅提高局部区域的粒子密度。

除了这些，还有很多方式能提升星云密度，比如说 星系碰撞、星系激波，星云与银河系悬臂的碰撞、恒星风、大质量OB型恒星的辐射压等等。

第2部分：太阳如何诞生？什么原因导致太阳星云密度增加？

天文学家在46亿年前的陨石中，发现了大量的铁60、铝26、铍10、钙41、钯107的痕迹。

这些粒子有个共同特点，寿命很短，半衰期只有1百万年左右。 那问题来了，原始太阳星云已经在银河系里面飘荡了几十亿年，短寿命的粒子早就衰变没有了，那么太阳系里面，这些短寿命的粒子又是怎么来的呢？只能是外来的。超新星爆发是唯一的能在短时间内产生 全部这些粒子的事件。

铁60、铝26等粒子，在46亿年前的陨石里面广泛存在，而太阳的寿命又刚好是46亿岁。时间如此巧合，这说明，46亿年前太阳刚 诞生的时候，周围很可能发生了超新星爆发。

超新星爆发后，把大量的铁60、铝26等粒子，注入了原始太阳星云。同时，超新星爆发像宇宙中的“铲雪机”一样，把原始太阳星云堆聚在了一起，进而让星云的密度达到了金斯临界密度，最终导致太阳星云开始坍缩。

太阳星云的坍缩过程非常快速：

只需要50到100万年，太阳中心温度就能达到100万摄氏度，氢和氘就开始发生核聚变，太阳开始发出光芒。

再过3000万~5000万年，太阳中心温度就能达到1000万~1500万摄氏度，质子-质子链（P-P Chain）反应正式启动。气体的热膨胀压力终于抵消了引力，恒星停止收缩，体积稳定下来。这时候，太阳才算真正诞生。

第3部分：超新星爆发是怎么来的？

简单来说，质量大于8倍太阳质量的恒星，在生命结束时 核心会塌缩，最终发生超新星爆发。8倍以上太阳质量的恒星 寿命都非常短，通常只能活几百万年到几千万年，就会死亡爆炸。比如说，一颗20倍太阳质量的恒星 只有一百万年的寿命。

真实的星云通常很大，质量有几百倍甚至几万倍太阳质量。当星云里面形成了一颗8倍以上太阳质量的恒星，几千万年之后就会发生超新星爆发。超新星爆发像宇宙中的“铲雪机”，能推动周围的气体聚集，进而在周围一圈形成新恒星。假如新恒星里面还有8倍以上恒星，几千万年后又会爆炸，进而推动更外围诞生新新恒星；就这样一圈圈向外连锁反应。跟原子弹爆炸类似，在原子弹里面，一颗中子不断裂变成更多中子；在星云里面，一颗超新星 不断裂变成更多超新星。

天文学家把这一堆新诞生的恒星群 起了一个新名字，叫“疏散星团”。

目前，银河系里面已经发现了6000多个疏散星团。

大多数疏散星团都被一个巨型的星云包裹，里面有几十到几百颗新恒星，新恒星的年龄大多数都在5亿岁以内。这些新恒星年龄相近，化学元素的比例相近，都是同一个巨型星云母亲 生出来的兄弟姐妹。一般来说，巨型星云能把自己10%左右的质量转换成新恒星。

所以，46亿年前，太阳的诞生过程可能是这样的：

• 原始太阳星云属于某个巨型星云的一部分，因为“星系碰撞、星系激波、恒星风、大质量OB型恒星的辐射压等等”，这里面其中之一的原因，巨型星云局部区域被压缩，形生了一颗大质量恒星。
• 几千万年之后，这颗恒星爆炸了，一圈圈的向外点燃了这片巨型星云，引发了恒星连锁诞生。
• 点燃太阳星云的，很可能是比它早出生几千万年的“哥哥”。 46亿年前，太阳的哥哥 生命到了尽头，爆炸了，把铁60、铝26等粒子注入到了太阳星云里面。

现在我们可以回答开头的问题了，46亿年前，是什么力量触发了太阳的诞生？最可能的答案是：太阳他哥“炸”了，推了原始太阳星云一把，让它达到了金斯临界密度，最后坍缩成了恒星。这4句话也是对这篇文章前面所有内容的总结。

当然了，对于太阳起源，是有争议的。有一些天文学家认为，也可能是星系碰撞、恒星风、或者辐射压，引发了太阳星云的坍缩。但是以目前来看，超新星爆发的证据是最多的，支持的人也是最多的。

下面评估一下置信度：

太阳起源于星云，这个观点的置信度能有90%以上，略低于物理学的平均置信度，要高于化学的平均置信度。

超新星爆发引发了太阳诞生，我个人对个观点的置信度在60%左右(个人观点)，跟现代医学的平均置信度差不多，要高于心理学的平均置信度。

当然了，不同的人对这些理论的置信度 可能不同，因为置信度包含了主观先验概率。

第4部分：既然恒星都是扎堆诞生，那么太阳的兄弟姐妹在哪里？

太阳的“兄弟姐妹”们在诞生的时候，速度各不相同。如果两颗恒星的公转速度差5%，经过46亿年，它们之间的距离会差上千光年。

大多数疏散星团在10亿年之内就会慢慢解散，星团中的 “兄弟姐妹”们到处飘散。

每片分子云的稀有元素（例如钡、钇等元素）的比例不同，这些不同比例 可以构成分子云的“化学DNA”，能区分不同的分子云。同一片分子云诞生的恒星 “稀有元素的比例”非常相似，也就是“化学DNA”相似。通过“化学DNA”，我们可以寻找太阳的兄弟姐妹。

2014年，天文学家找到了第一颗太阳的兄弟姐妹：HD 162826恒星。

这颗恒星跟太阳相比，化学DNA相似、年龄接近（都是46亿岁）、绕银河系的历史轨迹相似、距离不远（距离大约110光年），很可能是太阳的兄弟姐妹。

天文学家估计，太阳至少有几百个兄弟姐妹。随着天文观测数据的不断累积，未来肯定还会发现更多太阳的“兄弟姐妹”。

天文观察发现，恒星都是成批扎堆诞生的，极少数单独诞生。因此，太阳也不太可能单独诞生。

另外，有个问题我想问一下，太阳的兄弟姐妹们我们 应该怎么称呼它们呢？我的黑洞伯伯？我的白矮星叔叔？我的红巨星姑姑？

第5部分：有没有正在诞生的新恒星？

有的。目前，银河系每年平均诞生1到2颗新恒星。以人类现有的技术，能探测到1万光年之外，某个正在坍缩的星云区域，方法是多普勒效应。例如，2005年，斯皮策空间望远镜在三叶星云里面，发现了30颗正在坍缩的胚胎恒星，以及120颗刚诞生几百万的新恒星。

没人亲眼看到太阳诞生，凭什么认为太阳起源于星云？

银河系里至少有几万个恒星正在形成，它们都处在不同的坍缩阶段。有的已经坍缩了1万年，有的可能坍缩了50万年，还有的可能已经坍缩了500万年。想象一下，如果我们拍下 每一颗正在形成的恒星的照片，再把这些照片拼起来，就能看到恒星诞生的全过程。

打个比方，假如人类到了外星球，但是人类不知道外星生命的生长过程，于是人类拍摄了1亿张外星生命的照片，有1岁的外星生命、有2岁的外星生命、有长大后的外星生命，因此，可以通过1亿张照片就能拼凑出外星生命的生长过程。同样的道理，通过拍摄1亿张恒星的照片（光谱、亮度、元素丰度等等），也能拼凑出恒星的生长过程，那就是下面这张“赫罗图”，它描述了恒星的演化过程：

第6部分：星云只是向中心坍缩，为什么太阳系会绕太阳“转动”呢？“转动”的力量是从哪里来的？

宇宙中几乎所有天体都在自我转动，星云也不例外。由于外部引力的扰动和内部的不均匀，星云会有微小的旋转。

根据角动量守恒定律，星云的旋转会逐渐转化为 八大行星的旋转。虽然最开始星云旋转很小，但是随着星云收缩，八大行星会加速旋转（类似于上面这张图片，初始旋转速度很小，收缩后转速很快），这是由角动量守恒定律决定的。

因此，地球绕太阳“转动”的力量，归根结底来源于原始太阳星云的微小自转。

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