很多恒星居然也會「偷吃」!那些附近的行星,感覺就像「第三者」

天空之城 2022/09/10 檢舉 我要評論

在天文觀測活動中,無論是太陽系,還是其它恒星系,對恒星和圍繞它運行的行星的特征監測、演化研究以及是否具備生命存在條件等,都是科學家們重點關注的問題。

我們知道,恒星的產生,要依賴于眾多氫、氦氣體以及星際塵埃,在引力擾動下這些物質不斷碰撞、聚集、坍縮,最終「越吃越胖」,只要原材料夠多,最終能達到氫核聚變條件后,就能形成恒星,反之只能形成失敗的恒星—褐矮星甚至只能淪為行星核心。

「吃」是恒星形成的必備能力

從恒星的形成過程來看,沒有足夠的「原材料」肯定是不行的,同時,恒星最早期吸引周圍星際物質的能力也是關鍵,而決定這個能力大小的重要因素,也是原始星際物質的密度。密度越大,恒星早期「核心」吸引物質的基礎就越雄厚,同時過程也顯得更加容易。

不過,恒星對于「吃」的追求,并非完全局限于早期形成階段,即使恒星誕生以后向外的強烈輻射壓,阻擋了周圍氣體和塵埃的進一步「輸入」,并且還向外推散這些「邊角料」,使它們逐漸形成行星和衛星,但是,在恒星系內的行星也形成以后,有時恒星也「不老實」,有一定的機率吞噬行星或者「騷擾」行星,天文學家將這一現象打趣為「吃零食」。

雖然我們所在的太陽系中,所有行星都非常和平地圍繞太陽運行,看上去「井水不犯河水」,但是這種和諧的局面,在宇宙的恒星系內并非完全這樣。近期,科學家們研究發現,大約四分之一的類太陽恒星(質量與太陽相近),出現過以「吞噬」的方式「吃掉」它們行星的現象。

「雙胞胎」恒星露出「馬腳」

在已觀測到的恒星中,有很多是「雙星系統」,即兩顆恒星圍繞共同的質心運行。這些雙星系統中,兩顆恒星的大小、質量、光度、類型等都或多或少存在差別,而且通過近期的研究,發現有的「雙胞胎」恒星,即使它們都是類太陽恒星,它們的物質組成也有一定區別。

一個國際天文學家團隊,觀察了 107 對與我們的太陽相似的「雙胞胎」恒星,發現有 33 顆恒星,與它們的「雙胞胎兄弟」具有不同的化學特征。雖然天文學家們早就知道相似的「雙星」物質組成可能會不同,但是為什麼會出現這個問題、以及比例為何這麼高,很長時間不得而知。

由于雙星是由相同的氣體和塵埃云所產生,因此它們的化學成分,理論上應該幾乎相同。而造成二者不匹配的原因,只能有兩個,要麼雙星系統的形成過程,并非如天文學家們認為的那樣,有另外一套機制,這個是顛覆性的;要麼是其中一顆恒星「太調皮」,吞噬或者「掠奪」了軌道不穩定的行星,從而將行星的全部或者一部分物質拿來為我所用,從而使恒星的物質組成與其「雙胞胎兄弟」有所不同。

恒星「偷吃」是如何破案的?

剛才提到了,有研究小組發現了33顆異樣的雙胞胎恒星系統成員,這些恒星的化學特征、溫度等,都與模擬出來吞噬行星后的結果相符,特別是其中的鐵和鋰含量較高,這兩種元素在巖質行星中的含量一般都比較豐富。

當判定出這樣的恒星鐵元素較多時,同時又判定它并沒有走到「生命」的盡頭,這顆恒星就顯得與眾不同,因為這樣的恒星內部碳和氧等元素幾乎不會存在,不符合恒星演化規律,那麼就只有一種可能,那就是吞噬了周圍的行星或者「吃」進行星的一部分,從而向我們展示了不一樣的信號。

根據科學家的研究,在所有類太陽恒星中,有 20% 到 35% 的成員吞噬了一些圍繞它們運行的行星。 這個結論與太陽系明顯不同,表明這些圍繞類太陽恒星運行的大部分行星,都經歷了非常動態和混亂的歷史,甚至持續到較近的年代。

知道這個結果有什麼用?

因為這項研究使用了大量樣本,以及強大的統計分析功能,后續可以為尋找類地行星提供更好的證據。

作為太陽系的「母星」,太陽與那些喜歡「偷吃」的恒星不同,因為它的化學特征與「偷吃」恒星不匹配,可以看出,太陽還是非常老實的,太陽系行星也不怎麼「調皮」。

但是,宇宙中很多恒星并不像太陽那樣「穩重」,可能會在周圍的行星上「吃過飯」。如果我們知道具有某些特征的恒星可能是行星吞噬者,實際上更有助于天文學家找到更多的類似地球的行星。

因為如果找到這樣的恒星,在某種意義上,這個恒星系統將會比太陽系更加不穩定,承載生命的基礎條件就會弱化很多,所以我們就可以將其忽略掉,轉而繼續尋找和驗證那些「老老實實」的恒星系統。

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