圍繞這顆類太陽恒星的三顆行星注定要毀滅

2025-12-08 04:12:27 分類：探索 閱讀(5294)

一顆遙遠的類太陽恒星將離開主序，結束它的顆類聚變生命。然后它會膨脹成一顆紅巨星，太陽徹底摧毀它的恒星毀滅四顆行星。鳴謝:uux.cn/fsgregs知識共享署名-共享3.0未發布
（神秘的行星地球uux.cn）據今日宇宙（埃文·高夫）：根據新的研究，我們可以開始為距離我們大約57光年的注定一顆類日恒星周圍的四顆系外行星寫悼詞了。但是圍繞不要著急。在恒星變成紅巨星并開始吞噬它們之前，顆類我們大約有10億年的太陽時間。
這顆恒星是恒星毀滅Rho Coronae Borealis，是行星一顆像我們太陽一樣的黃矮星。它位于北極光星座，注定質量、圍繞半徑和亮度幾乎與太陽相同。顆類但是太陽太陽的年齡大約是50億歲，RCB是它的兩倍，這意味著它的紅巨星階段正在逼近，至少從天體物理學的角度來看是這樣。
一篇發表在arXiv預印本服務器上并被《天體物理學雜志》接受發表的新論文介紹了這些結果，并提出了一些問題，即當恒星變成紅巨星時，恒星可居住帶中的系外行星會發生什么變化。這篇論文的標題是“Rho CrB系統內的行星吞沒預測”，唯一的作者是來自加州大學河濱分校地球和行星科學系的Stephen R. Kane。
凱恩寫道:“主序后的恒星演化可能會導致行星系統架構發生戲劇性的，有時是創傷性的變化，例如行星的潮汐破裂和宿主恒星的吞沒。”Kane說，Rho Coronae Borealis既古老又明亮，這使得它成為“……高級主序列進化的一個特別有趣的例子”。不僅因為它與太陽相似，易于觀測，還因為它擁有四顆系外行星。
Kane使用恒星演化模型試圖確定Borealis的未來，以及它的行星的未來。在1到15億年后，這顆恒星將離開主序，成為一顆紅巨星。紅巨星可以膨脹到史詩般的比例，有些可以膨脹到直徑10億公里。當我們的太陽在幾十億年后變成一個時，它膨脹的形式可能會吞噬或至少摧毀所有的內行星。
Rho CrB也不例外。
它有四個已知的系外行星，名為Rho Coronae Borealis b、c、d和e。它們是按照發現的順序命名的，而不是距離恒星的距離。最危險的三顆行星是e、b和c，它們是離恒星最近的行星。
這四顆行星的質量從超級地球到類木行星不等。它們都比地球到太陽更靠近恒星，最里面的兩顆行星比水星到太陽更靠近它們的恒星。它們被緊緊包裹在內太陽系中，這就是它們的末日。
研究表明，e、b和c的情況最差。Rho CrB完全可以吞沒這三顆行星。
行星被膨脹的恒星吞噬會有不同的結果，這取決于系統的整體結構。行星可能需要幾十年的時間才能盤旋著靠近恒星。在途中，它們會被蒸發掉。當它們達到羅氏極限時，也可能被潮汐破壞所摧毀。在這種情況下，它們增加了恒星的體積，幫助它膨脹得更厲害。
根據一些研究，對于3到5天文單位的亞木星質量的行星，它們的命運是確定的。無處可逃。但對其他人來說，盡管處境艱難，可能還是有出路的。
有時，科學模型顯示，隨著恒星膨脹，行星開始以不同的方式相互引力作用。隨著恒星的膨脹，它也在不斷融合物質的同時失去質量。這在系統中產生了潮汐效應，在某些情況下，它可以驅動行星進入平均運動共振，也可以驅動它們遠離恒星。所以，有一條潛在的逃跑路線。不過，很難提前確定到底會發生什么。

這張研究圖顯示了Rho CrB系統及其四顆行星。樂觀宜居帶的內部邊緣顯示為綠色，就在最外行星d的軌道之外
但如果一些確實存活了下來，研究人員認為它們可以存活下來，因為恒星會將紅巨星分支(RGB)留在身后。當恒星進入漸近巨分支(AGB)階段時，它們甚至可能存活下來。AGB階段類似于RGB階段，但是RGB恒星在其內核和外殼中具有略微不同的化學成分。但是恒星的細節對行星的命運并不重要。
對于一些行星來說，有一個可能的逃離路線，但是同樣的潮汐相互作用可以拯救一個行星，也可以對它不利。相互作用也能驅使一顆行星向內靠近恒星，導致更早的死亡。研究人員正通過觀察離開主序的恒星，積極地試圖理解所有這些過程。
為了了解Rho CrB系統中可能發生的事情，凱恩繪制了這顆恒星未來的質量、光度和半徑。
凱恩還繪制了這顆恒星將經歷的變化以及四顆系外行星的位置。這讓行星面臨的危險暴露無遺。
那么當涉及到Rho CrB及其行星的細節時，模型和模擬能提供多少細節呢？
“雖然所有的行星都將進入Rho CrB的恒星大氣，但它們各自的預測差異很大，”凱恩解釋道。
最里面的行星e可能是類地行星。它將是第一個消失的，當恒星深深吞沒它時，它可能會蒸發掉。它的消亡可能會很快。
行星b是四顆行星中質量最大的，幾乎是地球的350倍。它比木星質量更大，當它進入恒星膨脹的大氣層時，阻力會使它呈螺旋狀。它的命運是潮汐瓦解，因為它根本無法抓住自己。
b星球的命運會影響c星球的命運。如果行星b的物質使恒星膨脹得足夠大，這可能會加速行星c被吞沒而滅亡。同樣的恒星膨脹和徑向膨脹也可能會加速行星d被吞沒而滅亡，這一切都發生在恒星離開RGB階段之前。
行星c和d的質量都和海王星差不多，當它們盤旋著飛向恒星時，很可能會因蒸發而失去質量。
不幸的是，模型沒有考慮軌道動力學。但是有可能有一個星球可以逃脫所有這些混亂。d星球是唯一有機會逃脫的星球。“我們的模型進一步沒有包括軌道動力學的影響，這有可能導致行星d進一步向外遷移，并可能逃脫吞沒，”凱恩寫道。如果是的話，它有機會存活更長時間，可能是在一個新建立的可居住區。
那是可能的，但在這種情況下不太可能。“由于Rho CrB的內部行星在AGB階段之前被吞沒，軌道動力學不太可能在恒星質量損失期間和之后在系統中發揮主要作用，”他寫道。

該圖顯示了Rho CrB將如何隨時間變化。虛線代表恒星的當前年齡，灰色區域代表年齡的不確定性。頂部面板顯示質量，中間面板顯示半徑，底部面板顯示恒星過渡到RGB、水平分支和AGB時的光度。鳴謝:uux.cn/凱恩2023
沒有辦法確切知道在這個系統中會發生什么。但是天體物理學家正忙于觀察其他太陽系尋找線索。到目前為止，沒有太多可觀察到的吞沒證據，但這并不意味著它沒有發生。
“到目前為止，行星吞沒信號的觀測證據仍然相對稀少，這表明要么吞沒場景比預期的更罕見，要么信號檢測比預期的更具挑戰性，”論文指出。
目前，Rho CrB的具體細節可能超出了我們的觀測范圍或模擬和模型的范圍。但是不可否認潛在的災難性后果。
凱恩寫道:“恒星在主序上的演化，膨脹成一顆巨星，然后最終收縮成一顆白矮星，對軌道行星有著深遠的影響。”“鑒于四顆已知行星的質量和半長軸，我們預測行星e將在恒星大氣中蒸發，行星b將螺旋上升并受到潮汐干擾，可能會進一步膨脹恒星，行星c將在恒星大氣中蒸發。”
d星球的命運不太確定，但它也可能被毀滅。它可能會在AGB階段結束時在恒星內部蒸發。
可能在可居住帶內還有其他行星沒有被探測到。如果有的話，在RGB/AGB階段，它們可以在HZ內部邊緣的恒星演化中幸存下來。但在那之后，這顆恒星將會是一顆白矮星。這些行星，如果存在的話，將會在那時遠離新的HZ。
要了解當太陽系的恒星離開主序時會發生什么，部分原因在于對它們的行星數量有一個準確的了解。遙遠軌道上的巨行星可以影響內系統行星的命運，潛在地改變它們的軌道，并將其移動到更安全的距離。
這些類型的行星很難用凌日法探測到，但是未來改進的徑向速度測量可以發現更多的行星。
這項研究特別有趣，因為我們的太陽將變成紅巨星，最終變成白矮星。我們的家會怎么樣？
不得而知，地球危在旦夕。它可能被摧毀，也可能進一步向外遷移。無論哪種方式，我們的太陽系將永遠不會看起來一樣。
幸運的是，這在未來太遙遠了，對我們來說只是一種好奇。