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星際巨變:宇宙中原來有12%的恒星有吞噬過行星

2024-03-22科學

在浩瀚的宇宙中,恒星不僅是光與熱的源泉,它們還參與著更為復雜的天體物理過程。最近的一項研究揭示了一個驚人的現象:在我們所知的恒星中,大約每12顆就有一顆經歷過吞噬行星的歷程。

這一發現源於對恒星化學成分的精密分析。科學家們觀察到,某些恒星中鐵元素的含量異常豐富。為什麽要說到鐵,因為恒星聚變,元素聚變反應到鐵就聚變不動了,而鐵也是作為構成巖石行星的重要元素,其異常的豐度暗示了這些恒星可能曾經吞噬過它們的行星伴侶。盡管此前的研究已經提出了恒星吞噬行星的可能性,但關於這一現象發生頻率的確切數據一直未知。

為了探索這一謎團,科學家們采用了一種獨特的方法:觀察「同胎」恒星。這些恒星對是從同一母雲中誕生的雙胞胎,理應擁有幾乎相同的化學成分。因此,任何顯著的化學差異都可能指向一個驚人的事實——其中一顆恒星曾經吞噬了一個行星。

研究團隊利用歐洲航天局的蓋亞衛星,以及位於智利的甚大望遠鏡、麥哲倫望遠鏡和夏威夷的凱克望遠鏡,研究人員對這些共生恒星進行了詳細的觀測。精確定位了91對這樣的恒星雙胞胎。他們發現,這些恒星對中,大約8%展現出了吞噬行星的跡象。這意味著,在這些恒星對中,每12對就有一對顯示出化學成分的差異,證明了恒星吞噬行星的現象比我們預想的要普遍。

坎培拉澳洲國立大學的天文學家丁元森博士對此評論說:「這種現象的發生頻率真的很讓人驚訝。」他的研究表明,我們太陽系這樣穩定的行星系統可能並不是宇宙中的常態。這一發現挑戰了我們對宇宙中行星系統穩定性的傳統認知。

我們的太陽,這顆照亮地球的恒星,也將迎來它生命的終結。大約60億年後,太陽將耗盡它的核心燃料,膨脹成為一顆紅巨星,屆時,它很可能會吞噬那些軌域靠近的行星。然而,這項新研究所探討的,是處於生命中黃金時期的恒星。研究表明,在恒星的正常壽命期間,行星吞噬事件也是可能發生的——可能是由於某些行星在宇宙中的漂泊而與其他恒星發生碰撞。

丁元森博士進一步解釋說:「我們的研究結果表明,許多行星系統可能在動態上並不穩定,一些行星可能會被拋射出來。」這一發現對於我們理解宇宙中行星系統的穩定性提供了新的視角。盡管如此,丁博士也提醒我們,至少在人類的時間尺度上,我們的太陽系是穩定的,我們無需為此擔憂。

在探討恒星與行星的相互作用時,我們不得不提及恒星系統的誕生與演化。恒星和行星是在巨大的氣體與塵埃雲中形成的,而這些雲團本身就充滿了復雜的動態過程。

這項新研究的一個關鍵問題是,恒星是如何吞噬這些行星的。是在它們形成的早期,還是在它們的生命中後期?研究人員指出,兩種情況都有可能。在恒星的早期,行星構件可能會因為動態不穩定而被拋射出來,而在恒星的晚期,它們可能會因為恒星的膨脹而被吞噬。

恒星和行星的誕生和演化過程充滿了變數。在恒星形成的早期,行星的執行軌域並非永遠固定。恒星與行星之間的相互作用可能導致行星被拋射出原本的軌域,甚至被恒星直接吞噬。這種現象的發現,讓我們對宇宙中行星系統的穩定性有了新的認識。

科學家們透過觀測恒星的光譜,可以推斷出它們的化學成分。當恒星中的分子受熱時,會發出與其組成元素相對應的光波長,形成獨特的光譜,就像恒星的化學指紋。當恒星吞噬行星時,它們的化學指紋會發生變化,這些變化可以透過觀測恒星發出的光譜來辨識。