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太阳对地球可能没这么“温柔”

来源:科技日报2019-12-31 08:36

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  天闻频道

  恒星并不永恒,这是天文学的常识。和每个普通人一样,恒星也会经历从生到死的过程。

  什么是恒星的死亡?在天文学上,恒星的青壮年时期被称为主序阶段,占据恒星整个寿命期的90%以上。在主序阶段,恒星向外膨胀和向内收缩的两种力大致平衡,因而恒星相对稳定。随着恒星进一步演化,直到恒星内部的氢核聚变结束,恒星便走向死亡。死亡后的恒星,会变成白矮星、中子星或黑洞等,迎来演化的又一个阶段。

  恒星“死亡”前的膨胀,通常会吞噬其周围的行星,此前也从未在白矮星周围观测到过行星的存在。

  最近,研究人员使用欧洲南方天文台(ESO)的甚大望远镜(Very Large Telescope,VLT)观察了7000多颗白矮星,其中,名为“WDJ0914+1914”的白矮星格外引人关注,因为它的周围存在巨型行星的痕迹。

  被踢了一脚的行星

  长久以来,天文界普遍认为,恒星在濒临死亡中挣扎时,其附近的行星难逃毁灭的命运。

  “通常,恒星和它周围的行星产生于同一片分子云,行星可以说是恒星的副产品。被行星围绕的恒星被称为宿主恒星。”南京大学天文与空间科学学院副教授谢基伟接受科技日报记者采访时表示。

  谢基伟告诉记者,基本上每个恒星周围都存在行星。除非这些行星被恒星附近更加致密的星团引力散射走,或者质量很大的恒星本身演化很剧烈,那么它周围的行星或者本来可以形成行星的物质也会在恒星诞生不久后很快被吞噬掉。

  “宿主恒星濒临死亡时,会像气球一样不断向外膨胀,并逐渐接近或超过周围行星的轨道,进而将行星‘收入囊中’。”谢基伟说,50亿年以后,100亿岁高龄的太阳会变得十分巨大,其半径将完全超过水星现在的轨道,将水星吞没。

  经过“致命”的膨胀阶段,最终变为白矮星的WDJ0914+1914,为何其附近会有一颗幸存的行星呢?

  谢基伟表示,这颗行星可能是白矮星形成后才跑过来的。“也许是有一颗行星通过潮汐作用迁移到WDJ0914+1914附近。”也就是说,这颗特别的行星可能是被捕捉过来的。

  他解释道,WDJ0914+1914周围可能有很多行星,这些行星彼此靠近,轨道产生交汇。在引力的相互作用下,行星之间会发生散射,某一颗行星的轨道可能会变成越来越扁的椭圆。当这颗行星运行至椭圆轨道上接近WDJ0914+1914的位置时,就有可能落入其潮汐力的作用范围,并因此被捕获。“我们可以想象这是一场足球游戏,其中一颗行星被踢了一脚,正好滚到了WDJ0914+1914附近,落入到了它用潮汐力编织的球网中。”

  “不过,这颗行星之前是怎么产生的,还有待进一步研究。”谢基伟说。

  幸存与否,难下定论

  为更好地了解WDJ0914+1914不寻常的性质,研究小组使用了ESO甚大望远镜上的X-shooter仪器对其进行分析,后续观察证实了与白矮星有关的氢、氧和硫的存在。通过研究X-shooter拍摄的光谱中的细节,研究小组发现这些元素存在于白矮星的气体盘中,而不是来自恒星本身。

  谢基伟告诉记者,望远镜会获取与WDJ0914+1914有关的光谱。通过分析谱线,就能算出天体大致含有的化学成分。在分析白矮星WDJ0914+1914气体盘中的一些成分时,研究者发现这些成分与行星的成分很吻合。

  这一发现是否意味着,恒星死亡时,它附近的行星可以逃脱被吞噬的命运?

  “这其实取决于恒星死亡之前,行星所分布的位置。比如,太阳变成红巨星后,金星和水星肯定难逃厄运;一定轨道范围之外的行星就不会被吞噬,比如距离太阳较远的木星。”谢基伟告诉记者。

  专家表示,宿主恒星死亡时,其周围行星幸存的概率较小。WDJ0914+1914提供了一个反例,但是目前也只是发现了这一个特例,需要更多这样的样本才能进行统计研究。

  50多亿年后,地球有没有可能逃过太阳死亡所带来的威胁?

  “地球也许会逃过,但地球的生命应该逃脱不了,因为到那个时候,变成红巨星的太阳,离地球非常近,会把地球烘烤。”谢基伟说。

  中科院国家天文台首席研究员、西华师范大学物理与空间科学院天文系主任邓李才表示,如果地球在未来几十亿年都保持在当前的轨道上,那么,地球将处于稠密而炽热的环境中。此时地球周边的温度甚至可能会超过1万度。不仅如此,红巨星阶段的太阳会向外抛出大量炽热物质,地球以固态形式持续存在的可能性几乎为零。(记者 代小佩)

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