星星吞噬行星

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本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點


警告!不要越過這條線... (NASA/ESA, G. Bacon STScI)

“你的聲音真低沉,”小女孩驚訝地說。

“這樣才能更好地迎接你,”狼說。


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“天哪,你的眼睛真大。”

“這樣才能更好地看清楚你。”

“而且你的手真大!”小紅帽驚呼,走到床邊。

“這樣才能更好地擁抱你,”狼說。

“你的嘴巴真大,”小女孩用微弱的聲音喃喃自語。

“這樣才能更好地吃了你!”狼咆哮道...

星星和行星之間的關係可能是天體物理學中最功能失調的關係。行星大小的天體似乎與恆星同時形成,從巨大的盤狀氣體和塵埃盤中聚結和凝結而成,這些盤狀氣體和塵埃盤圍繞著越來越大和密集的中心原恆星天體執行。角動量(質量分佈與其速度的乘積)從這些中心團塊中釋放到周圍的盤中,幫助恆星聚集並放鬆到其最終狀態,並將一些盤狀物質推入更遠的軌道。但是,一些行星,尤其是較大的行星,似乎一心想要更靠近而不是遠離它們的母星。在行星形成的早期階段,它們可以向內遷移,推拉物質盤,將自己拖入驚人的近距離和意想不到的軌道——幫助創造了我們在少數恆星周圍發現的“熱木星”群體。

其他機制也可能使行星危險地靠近它們的母星。行星彼此之間的引力會使系統不穩定,導致一些世界被拋射到星際空間(據推測形成了已知的“流浪”行星群體),而另一些則要麼撞入中心恆星,要麼最終進入高度橢圓軌道,在其最近點掠過恆星附近。極度靠近恆星既可以剝離行星的大氣層和揮發物(可能將一顆完美的 газовый гигант 變成更微不足道的天體),又會在行星和恆星之間產生強烈的潮汐效應。這些潮汐效應,就像地球上一樣,可以拉伸和擠壓行星,並演化其軌道。橢圓軌道可以被侵蝕成圓形,這與我們在這些近軌道行星中看到的情況相符。但在特別近的配置中,行星可能會在恆星本身上引起潮汐,而其中一個後果是行星有可能在數百萬到數千萬年的時間裡螺旋式地向內移動,最終被恆星撕碎和吞噬。

行星和它們的恆星父母之間似乎充滿了愛恨交織。但是,儘管上述情景是對我們在系外行星系統中看到的配置的合理解釋,但我們不確定到底會發生什麼。特別是,我們不確切知道行星被恆星吞噬的頻率有多高。

到這裡來,我的美人... (NASA/GSFC/Reddy)

梅茨格、吉安諾斯和斯皮格爾一項有趣的新研究可能會從字面上闡明這個問題。他們關於“行星-恆星合併產生的光學和X射線瞬變”的論文研究了當一顆巨大的行星(熱木星)最終被恆星摧毀時,精確的後果是什麼。這場史詩般的災難如何上演,部分取決於行星本身的相對大小和密度。高密度的世界會在被瓦解之前深入恆星大氣層,但它會產生巨大的熱物質尾跡,可以發出“爆發”,或極紫外線或X射線輻射的瞬變閃爍。低密度行星往往會在快速瓦解之前就被“虹吸”到恆星中,被穩定且在某種程度上隱蔽地消耗掉。有趣的是,中等密度的行星可以被撕碎成一個巨大的物質盤,環繞著恆星。這種快速旋轉的物質會透過摩擦效應加熱,併為持續數週或數月的明亮輻射洪流提供能量。

因此,當恆星吞噬行星時,我們可能會非常清楚地看到它。事實上,這些事件可能與更標準的恆星“新星”一樣明亮——在恆星“新星”中,白矮星點燃了自身周圍的核聚變外殼——但在風味和某些物理細節上有所區別。因此,最大的問題是我們預計這種事情發生的頻率有多高?梅茨格、吉安諾斯和斯皮格爾深入研究了這個問題,並得出一個估計,我們星系中的一顆恆星可能每年到每十年吞噬一顆熱木星。這有點難以找到,天空很大,但他們也指出,如果我們用光學和X射線望遠鏡監測我們附近的銀河系鄰居仙女座星系(M31),我們很有可能發現這種型別的天體物理學殺嬰事件。同樣,最新一代的全天監測天文臺很有可能在我們自己的星系中捕捉到這種吞噬事件的發生。

所以一定要關注天空,你可能正好能瞥見一顆行星被狼吞虎嚥地吞噬...

 

 

 

 

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