人们常常在星光璀璨的夜空中寻求孤独，这里确实是寻求孤独的好地方。夜晚之所以黑暗，是因为从宇宙的角度来看，我们的太阳及其行星家族非常孤独。邻近的恒星非常遥远，看起来就像微小的光点，而更遥远的恒星则模糊地融合在一起，发出微弱的光芒。我们速度最快的太空探测器也需要数万年的时间才能穿越到最近恒星的距离。太空像环绕一个小岛的海洋一样将我们隔离起来。
然而，并非所有恒星都如此隐居。大约十分之一的恒星属于星团，这是一个由数百到数万颗恒星组成的群体，直径只有几光年。事实上，大多数恒星都是在这样的星团中诞生的，这些星团通常会在数十亿年的时间里逐渐消散，它们的恒星融入银河系的其他部分。我们的太阳呢？它也可能是在星团中诞生的吗？如果是这样，我们在银河系中的位置并非总是如此荒凉。它只是随着星团在适当的时候消散才变得如此荒凉。
越来越多的证据表明情况正是如此。虽然传统观点曾经认为太阳是独生子，但现在许多天文学家认为太阳是大约 1000 个兄弟姐妹之一，它们几乎在同一时间诞生。如果我们在太阳系诞生之初就在这里，太空就不会显得如此空旷。夜空中会充满明亮的星星，其中至少有几颗像满月一样明亮。有些甚至在白天也能看到。抬头看会刺痛我们的眼睛。
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太阳可能诞生的星团现在早已消失。我将现有数据拼凑在一起，并对它可能的样子做出了有根据的猜测。根据这些推断出的属性，我计算了以前的星团成员在银河系中可能的轨迹，以找出它们可能最终到达的位置。尽管它们已经分散并与数百万颗无关的恒星混杂在一起，但应该可以通过欧洲航天局的全球天体测量干涉仪天体物理卫星（GAIA 卫星）识别出来，该卫星计划于 2011 年发射。它们的轨道和类似太阳的成分应该会暴露它们的身份。与我们失散多年的恒星兄弟姐妹重聚，应该能够使天文学家重建一个无定形的 газовое 和尘埃云产生我们太阳系的条件。
我们诞生的记忆
太阳有近亲的最令人信服的证据出现在 2003 年，当时现任东京大学的立花翔吾和现任夏威夷大学马诺阿分校的加里·R·胡斯分析了两块原始陨石，这两块陨石被认为是太阳系形成的几乎原始的残余物。他们在化学化合物中检测到了镍 60，它是放射性铁 60 衰变的产物，按理说应该在这些化合物中发现铁。陨石中似乎发生了一场化学诱饵和掉包的游戏：化合物最初由铁形成，铁变质成镍，镍被锁定在原位，永远是一个外来者。
铁 60 必须在宇宙眨眼之间的时间内合成、注入太阳系并掺入陨石中，根据今年 8 月发布的最新估计，宇宙眨眼之间的时间是 260 万年。这是一个宇宙眨眼。因此，铁必须来自非常近的地方——最可能的来源是超新星爆发。基于此和其他同位素测量，伊利诺伊大学的莱斯利·鲁尼和他的同事在 2006 年提出，当太阳刚满 180 万年时，一颗超新星在五光年距离内爆发。超新星可能近至 0.07 光年。（新的半衰期估计会改变这些值，但不会有实质性改变。）
如果太阳像今天这样隐居，那么超新星的位置和时间将是一个相当巧合的事情。一颗巨大的恒星只是在经过时才决定爆炸吗？从未有其他超新星在如此近的距离爆发；如果发生过，它可能会摧毁地球上的生命。一个更合理的解释是，新生的太阳和爆炸的恒星是星团的成员。由于恒星如此紧密地聚集在一起，近距离超新星并非那么不可能。
明亮的星团
太阳起源于星团的观点与教科书中仍然常见的星团经典观点相悖。天文学家传统上将星团分为两种类型：所谓的银河星团或疏散星团和球状星团。前者年轻、稀疏，主要位于银河系平面或附近。典型的例子是鬼星团，也称为蜂巢星团或 M44。它是 400 年前，即 1609 年伽利略用望远镜指向的首批天体之一。看起来像一团光斑，但实际上揭示了自己是由一系列恒星组成的——多达 350 颗，所有这些恒星都诞生于大约 7 亿年前。
相比之下，球状星团非常古老、密集，并且遍布银河系周围，而不仅仅是在一个平面上。第一个球状星团于 1746 年由意大利天文学家乔瓦尼·马拉尔迪发现，现在被称为 M15。它包含约一百万颗恒星，年龄约为 120 亿年。
问题在于，这两个类别都不适合太阳。太阳 46 亿年的高龄表明它应该诞生于球状星团中，但它在银盘中的位置表明它诞生于银河星团中。然而，在过去的二十年中，我们已经意识到并非所有星团都完全属于这两种经典类型中的一种 [参见斯蒂芬·E·泽普夫和基思·M·阿什曼的“球状星团出乎意料的年轻”；大众科学，2003 年 10 月]。
改变我们想法的是星团 R136，它位于银河系的小卫星星系之一大麦哲伦星云中。R136 于 1960 年首次被发现，最初被认为是一颗巨大的单星，质量是太阳的 2000 倍，亮度是太阳的 1 亿倍。但在 1985 年，当时都在德国埃尔兰根-纽伦堡大学的格尔德·魏格尔特和格哈德·拜尔使用新的高分辨率成像技术表明，R136 实际上是一个由大约 10,000 颗恒星组成的星团，年龄只有几百万年。它像球状星团一样密集，但像银河星团一样年轻。R136 兼具两种类型的特征，是它们之间缺失的环节。从那时起，观测者已经在我们的银河系中发现了几个像 R136 这样的星团。其他星系（如触须星系）包含数百甚至数千个这样的星团。
恒星继续在如此密集的星团中形成，以至于它们可能被误认为是一颗单星，这一发现令人震惊。这引起了理论家们的相当大的恐慌。一方面，我们感到欣慰，因为我们一直无法将 R136 解释为一颗单星。另一方面，我们不得不重新考虑我们自认为了解的关于星团的一切。我们现在认为，包括太阳在内的所有恒星都诞生于像 R136 这样的紧密星团中。星团由单一的星际 газовое 云形成，随着时间的推移，根据其质量和环境演变成银河星团或球状星团。
来自我们恒星父亲的梦想
星团的成员质量范围很广，既有少数重恒星，也有大量轻恒星。质量最小的恒星（质量只有太阳的十分之一）最常见，质量每增加 10 倍，恒星的丰度就会下降大约 20 倍。
因此，对于每颗 15 到 25 个太阳质量的恒星（即新生太阳附近爆发的超新星的大小），星团都包含大约 1500 颗较小的恒星。这个数字设定了太阳诞生星团的最小质量。最大质量受到以下事实的限制：星团越大，大质量恒星向中心沉降所需的时间就越长，在那里它们最有可能影响其较小的同伴。根据我的模拟，该星团可能包含少于约 3500 颗恒星。
一颗 15 到 25 个太阳质量的恒星在爆炸前可以存活 600 万到 1200 万年，因此它必定比太阳早形成这么长时间。在其他星团中，如著名的猎户座星云中的梯形星团，天文学家发现大质量恒星通常是最先形成的，而类似太阳的恒星则在数百万年后出现。
推断出的质量的星团过于脆弱，无法演变成球状星团。相反，它在 1 亿到 2 亿年后就解散了。位于其中心的大质量恒星在恒星风中释放 газовое（类似于但比太阳风强得多），并最终爆炸，从而降低了星团中物质的密度，并削弱了其引力场。因此，星团膨胀并可能瓦解。即使它在早期的气体释放中幸存下来，恒星之间的相互作用和银河系其余部分施加的潮汐力也推动了它的缓慢解散。
在星团解体之前，恒星的密度非常大，以至于一颗恒星很容易穿过太阳系。恒星的近距离相遇会将行星、彗星和小行星从其原始的圆形、平面轨道拉入高度椭圆和倾斜的轨道。在距离 50 天文单位（AU）以外，即冥王星轨道之外的许多彗星都具有高度倾斜的轨道。太阳系内部的动力学似乎无法解释这些奇特的轨道；这些天体甚至超出了木星的引力影响范围。最可能的解释是，它们是被一颗经过 1000 天文单位远处的恒星搅乱的。然而，行星具有非常规则的轨道，这表明没有任何恒星入侵者曾进入距离太阳 100 天文单位的范围内。
根据这些事实，我估计了星团的尺寸。为了使星团中的另一颗恒星在星团的生命周期内以合理的概率经过 1000 天文单位远的地方，星团的直径必须小于 10 光年。相反，为了使一颗恒星不进入 100 天文单位的范围内，星团的直径必须大于 3 光年。简而言之，太阳的诞生星团看起来像 R136，但密度要小得多，因此恒星之间的距离足够远，不会干扰行星的形成。
太阳系谱系
理论家可以进一步询问诞生星团在银河系中的确切位置。太阳系围绕银河系中心以几乎圆形的轨道运行，或多或少在银盘中。目前，我们位于距中心约 30,000 光年，距银盘平面上方约 15 光年处，以每秒 234 公里的速度运行。以这个速度，太阳自形成以来已经完成了 27 个环绕。它的轨道不是一个闭环，而是一个稍微复杂的形状，由银河系的引力场决定，天文学家从恒星和星际 газовое 云的运动中推断出引力场。
暂且假设引力场在过去的 46 亿年中没有改变，我将轨道向后推算，并推断出太阳诞生于距中心 33,000 光年，银河系平面上方 200 光年的位置。这个位置令人困惑的是，银河系的外围区域比内部区域的重元素更贫乏。最遥远的区域可能缺乏足够的物质来制造行星，更不用说生命了 [参见吉列尔莫·冈萨雷斯、唐纳德·布朗利和彼得·D·沃德的“恶劣宇宙中生命的避难所”；大众科学，2001 年 10 月]。虽然太阳假定的诞生地并不完全如此贫瘠，但它的重元素含量仍然比太阳少。仅根据太阳的重元素成分，天文学家原本会预计它在更靠近中心 9,000 光年的地方形成。
也许用铁 60 为陨石播种的超新星也用重元素丰富了太阳。或者，也许我的轨道计算出了差错，因为银河系的引力场发生了变化，或者因为太阳的轨道路径被附近恒星或 газовое 云的引力稍微改变了方向。在那种情况下，太阳诞生于比我估计的更靠近中心的地方，并且它的成分也没有那么异常。
太阳的前家庭成员也应该以每秒超过 200 公里的速度围绕银河系中心运行。然而，它们的相对速度（由它们在原始星团中的相互引力决定）仅为每秒几公里。就像高速公路上的汽车群一样，即使它们不再彼此引力束缚，它们仍然聚集在一起。原始星群只非常缓慢地扩散成弧形。经过 27 个轨道周期后，它应该延伸到银河系周围大约一半的距离。
我的计算表明，大约有 50 个太阳的兄弟姐妹仍然在我们当前位置 300 光年范围内，大约有 400 颗恒星在 3000 光年范围内。根据恒星最初的相对速度以及它们离开星团的时间，太阳要么追随它们的轨道，要么它们追随我们的轨道。
寻找它们的最佳地点是在银河系平面上太阳系移动的方向或完全相反的方向。我的一位学生现在正在早期 1990 年代欧空局的喜帕尔科斯卫星组装的恒星目录中寻找它们 [参见菲利普·莫里森的“恒星绘图仪”；大众科学，1998 年 2 月]。但喜帕尔科斯可能不够精确，无法做出积极的识别。为此，我们将需要 GAIA 航天器。它有一对望远镜，将在五年内测量约十亿颗恒星的完整三维位置和速度，从而创建太阳数千光年范围内的基本完整的恒星普查。在数据中，我们可以寻找几乎沿着太阳过去和未来轨道路径的恒星。它们的成分应该看起来像太阳的成分，因为污染早期太阳系的同一颗超新星也会对星团中的其他恒星做同样的事情。
即使识别出太阳的一个兄弟姐妹，也将提供一些关于太阳系早期急需的信息，否则这段时期将消失在历史中。理论家将能够更确定地计算出太阳的诞生地，并确定例如银河系的引力场是否发生了实质性变化。同样重要的是，太阳的兄弟姐妹将是寻找宜居行星的绝佳地点。虽然我们似乎在银河系中非常孤独，但情况并非总是如此。太阳的许多看似特异的特性——尤其是它孕育生命——在其家族的背景下可能更有意义。