吞噬行星的恒星可以缩小寻找其他地球的范围

大约有四分之一的类日恒星可能吞噬过岩石行星。
An illustration of a star slowly consuming a planet. The star's gravity has warped the planet into a football-like shape.
不成对的双星暗示了这种隐秘的吞噬行为。NASA/ESA/G. Bacon

虽然我们太阳系中的所有行星都在和谐地围绕我们的恒星运行,但并非所有行星都能如此。新的研究表明,大约四分之一的类日恒星会在“行星吞噬”行为中吞噬它们的行星。

一个国际天文学家团队研究了 107 对类似我们太阳的双星,发现其中 33 对恒星的化学特征与其伴星不同。虽然天文学家们早已知道双星在化学成分上可能存在差异,但其原因和方式仍是未解之谜。

双星源自同一团气体和尘埃云,因此它们的化学成分应该几乎相同。存在成分不匹配的双星暗示了两种可能性:要么双星的形成方式与天文学家的设想不同(这将彻底颠覆我们对恒星的理解),要么其中一颗恒星可能吞噬了轨道不稳定的行星,将其化学成分吸收到自身天体中,从而使其与另一颗伴星在化学成分上产生差异。

通过分析他们的双星样本,研究团队发现,在这 33 对“异卵双生”的恒星中,其中一颗恒星的化学特征和温度与其在经历行星吞噬后的预期相符。这些恒星的铁和锂含量较高,这两种元素在岩石行星中含量丰富。相关研究结果已发表在《自然天文学》杂志上。

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“如果一颗恒星的铁含量异常丰富,但碳和氧等其他元素的含量并不高,这就可以被解释为行星吞噬的信号,”该研究的主要作者、意大利帕多瓦天文台的天体物理学家 Lorenzo Spina 告诉《科学》杂志。但 Spina 也告诉《VICE》杂志,目前还没有办法预测像行星吞噬这样剧烈的事件,“这正是我们的研究结果如此重要的原因。事实上,我们的发现为之前无法获得的理论模型提供了约束。”

根据他们的分析,Spina 及其团队得出结论,20% 到 35% 的类日恒星会吞噬它们轨道上的一些行星。“我非常惊讶地发现,类日恒星中的行星系统有很大一部分经历过非常动态和混乱的过去,与我们的太阳系不同,”他告诉《VICE》。“这表明,尽管行星系统在银河系中很普遍,但其中许多在很多方面可能与太阳系大不相同。”

NASA 喷气推进实验室的天文学家 Eric Mamajek(未参与此项研究)告诉《科学》杂志,这项研究使用了大量的样本和强大的统计分析,为行星吞噬提供了有力的证据。“这很可能成为该领域的一篇经典论文。”

Spina 及其团队还指出,尽管有相当比例的恒星吞噬过行星,但我们的太阳很可能从未这样做过——它的化学特征并不完全匹配。

了解具有某些特征的恒星很可能吞噬行星,实际上可以帮助天文学家发现更多类地行星。如果科学家发现一颗曾经吞噬过行星的恒星,这可能是一个信号,表明应在其他地方寻找“第二个地球”的候选者,因为该恒星系统很可能不稳定,不足以支持生命(而那个类地行星可能就是被吞噬的那一个)。

“在离我们相对较近的区域,有数百万颗与太阳相似的恒星,”Spina 在《The Conversation》上写道。“如果没有找到一种方法来识别最有希望的目标,那么寻找‘第二个地球’将如同大海捞针。”

 

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Hannah Seo

特约撰稿人,科学

Hannah Seo 是 Popular Science 的科学撰稿人。她于 2020 年以实习生身份加入,此后一直为 Popular Science 的网站和季度杂志定期投稿。Hannah 的报道涵盖了从 COVID-19 到罕见的考古发现等各种主题,她总是乐于讨论奇特的海洋生物或神经心理学的奥秘。


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