轨道落在宿主恒星当年最大膨胀范围内的行星,按经典恒星演化理论早该被恒星吞掉;但中国天文学家确认,这样的三颗行星至今还活着。近日,云南大学物理与天文学院钱声帮教授率团队在美国《国家科学院学报》发表论文,宣布发现三颗本该被恒星吞噬,却“活”下来的系外行星。这项研究由云南大学联合中国科学院云南天文台共同完成。新华社陕视新闻
这三颗行星之所以被称作“本不该存在”,是因为它们的宿主星都已走完行星最危险的演化阶段。和太阳类似,恒星耗尽核心氢燃料后会膨胀为红巨星,体积暴涨数十万至数百万倍,传统理论认为,距离较近的行星会被膨胀恒星吞噬或被潮汐引力拽向恒星坠毁,很难存活。也就是说,一颗行星只要轨道比恒星膨胀到的最大半径更近,它的“死刑”就早已执行。陕视新闻
这项研究的关键难点,是先证明这三颗恒星确实“老过”。红巨星与红团簇巨星的表面温度和亮度可能十分相近,仅凭外观难以区分,团队借助凌日系外行星巡天卫星的观测数据,分析三颗宿主恒星亮度的细微变化,通过星震学方法“听”到恒星内部振动,确认它们均已完成红巨星阶段的膨胀和收缩,进入核心氦燃烧阶段。在此基础上,团队重新分析了已有光谱观测,用恒星演化模型追溯宿主星当年的最大膨胀范围,再与行星现在的轨道比对,三颗行星如今的轨道都落在恒星曾经的吞噬区域之内,而它们仍在轨道上运行。科技日报
三颗中距离最近的一颗围绕牧夫座24号恒星运行,约每30天绕恒星一周,轨道半径只有日地平均距离的18%,是目前已知距离红团簇巨星最近的系外行星。研究团队结合光谱观测核对后确认,这些行星如今的轨道全都落在恒星当年膨胀的吞噬范围之内。科技日报快科技
单个幸存行星还可以用巧合解释,三颗一起出现,性质就变了。钱声帮直言,过去只发现单个幸存行星还可以用偶然事件解释,“但这次一次性找到三颗行星,就说明这不是个例,其背后可能存在某种共同的物理机制”。科技日报
至于这个机制是什么,目前还没有答案:团队提出的候选路径包括宿主星过去的双星相互作用或合并,以及宿主星吞噬内层行星后重塑了幸存行星的轨道,这些都还只是待检验的假设。科技日报
这组“漏网之鱼”也牵动着一个更切身的问题:数十亿年后,太阳同样会演化成为红巨星,按照经典理论的推测,地球有很大概率会被膨胀的太阳吞噬。三颗幸存行星不能当作地球的“免死金牌”——幸存机制尚未查明,但这一发现揭示,太阳系包括地球的远期命运,可能比经典理论预言的更加复杂。教科书里“行星熬不过红巨星”的结论,正在被改写成一道有待求解的物理题。陕视新闻科技日报

登录