一項新的研究發現，天文學家可能首次目睹了一顆類似太陽的恆星吞噬行星，這為了解大約四十億年後地球的命運提供了線索，屆時我們垂死的太陽將膨脹併吞沒我們的世界。
透過分析無數恆星在其演化各個階段的情況，天文學家發現，當我們的太陽和類似的恆星接近生命終結時，它們開始耗盡其主要燃料來源，即核心附近的氫。這導致它們的核心收縮，外殼膨脹和冷卻。在這個“紅巨星”階段，這些恆星可能會膨脹到其原始直徑的100到1000倍，吞噬軌道靠近的行星。
“我們知道這一定會發生在所有軌道距離小於地球軌道的行星上，但為這種情況提供實驗證據被認為極具挑戰性，”該研究的主要作者、麻省理工學院的天體物理學家基沙萊·德告訴 Space.com。
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幾十年來，科學家們已經探測到恆星在吞噬行星行為發生之前和之後不久的證據。然而，德解釋說，研究人員直到現在才捕捉到恆星正在吞噬行星的瞬間。
“老實說，對我來說最大的驚喜之一是我們在第一時間發現了它，”德在一封電子郵件中說。“行星吞噬一直是我們對恆星和行星理解的基本預測，但它們的頻率一直非常不確定。因此，首次發現一個潛在的罕見事件總是令人興奮的。”
在這項新研究中，德和他的同事在檢查了 2020 年發生在銀河系盤中，距離地球約 12,000 光年，靠近天鷹座的名為 ZTF SLRN-2020 的輻射爆發後取得了突破。在這次事件中，一顆恆星在一個星期內亮度增加了 100 倍。
“這項工作始於 2020 年，當時我實際上並沒有尋找這種型別的事件，”德說。“我正在尋找一種更常見的爆發型別，稱為新星。”新星是恆星爆炸，當紅巨星將燃料傾瀉到伴星白矮星上時可能會發生。
最初的發現是透過分析茲威基瞬變設施收集的資料做出的，該設施在加州理工學院帕洛瑪天文臺執行。茲威基瞬變設施掃描天空以尋找亮度快速變化的恆星，這可能是新星等事件。
為了更多地瞭解 ZTF SLRN-2020，德分析了來自明亮爆發的光譜。“那時我驚訝地發現，與新星不同，新星周圍有熱氣體，而這個源主要被冷氣體包圍，”他說。
德解釋說，來自此類爆發的冷氣體通常是恆星合併的結果。當他隨後檢視夏威夷凱克天文臺收集的同一顆恆星的資料時，他還發現了只能在非常低的溫度下存在的分子。
冷氣體可以隨著時間的推移凝結形成塵埃。在最初發現大約一年後，德和他的同事分析了來自同一顆恆星的資料，這次是使用帕洛瑪天文臺的紅外相機收集的。紅外資料可以產生較冷物質的訊號，這與通常來自新星和其他強大事件的明亮可見光訊號形成對比。
科學家們發現，來自恆星的短暫可見光爆發伴隨著異常明亮的近紅外光訊號，這些訊號在六個月內緩慢消退。這證實了德的懷疑，“這個源確實形成了大量的塵埃，”他說。
當研究人員檢查美國宇航局的紅外太空望遠鏡NEOWISE收集的資料時，拼圖的最後一塊出現了。這表明，自最初爆發以來，恆星釋放的總能量出奇地小——大約是過去觀測到的任何恆星合併量級的千分之一。
德在一份宣告中說：“這意味著無論什麼東西與恆星合併，都必須比我們見過的任何其他恆星小 1,000 倍。” “巧合的是，木星的質量大約是太陽質量的千分之一。那時我們才意識到：這是一顆行星，撞向了它的恆星。”
根據爆發的性質，天文學家估計該事件釋放的氫氣相當於約 33 倍地球質量，以及約 0.33 倍地球質量的塵埃。由此，他們推測，原始恆星的質量約為我們太陽的 0.8 到 1.5 倍，而被吞噬的行星的質量約為木星的 1 到 10 倍。
預計當太陽在大約 50 億年後變成紅巨星時，地球將面臨類似的命運。
“如果我坐在 10,000 光年外的一顆行星上，我基本上會看到來自太陽系的類似閃光——與這次事件相比，光線會稍微減弱，因為地球的質量遠小於像木星這樣的行星，我們認為木星參與了這次事件——這使這項發現的重要性具有了人文視角，”德說。
這項發現提出了許多問題。“行星是否在墜落中倖存下來，還是在墜落過程中被湮滅到恆星物質中？”德說。“行星是因為恆星的自然膨脹而與恆星表面接觸，還是有什麼東西給了它一個非常輕微的推動力使其靠近恆星？隨著我們獲得更多關於這個天體的資料並在未來發現更多事件，所有這些問題都將變得清晰。”
德說，既然科學家們知道行星吞噬可能是什麼樣子，“我們可以尋找未來類似的事件，尤其是在未來十年紅外巡天變得越來越普遍的情況下”。“我們也可以回到這個系統，看看恆星是什麼樣子。它是否被行星汙染了？它是否因為能量爆發而旋轉起來？更重要的是，資料本身為理論提供了一個基礎起點，試圖理解行星本身如何影響它們的主恆星。”
科學家們今天（5 月 3 日）在《自然》雜誌上線上詳細介紹了他們的發現。
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