研究显示多达1/3的恒星吞噬过至少1颗自己的行星

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日期:2021-09-07 11:06:32    来源:中国科学报    

几十年来,研究人员早已知道恒星会吞没它们的“后代”,但究竟有多少恒星会吞噬自己的行星?近日发表于《自然—天文学》的一项研究显示,多达1/3的恒星吞噬过至少1颗自己的行星。这一发现能帮助天文学家缩小寻找类地系外行星的范围,排除那些不包含类地行星的恒星系统。

岩石行星中富含铁、硅和钛等重元素,恒星则大多含有氢、氦、氧和碳等较轻的物质。因此,当一颗行星被吞噬时,它的重元素会在恒星外层扩散,在光线中留下明显的吸收特征。

这项研究的带头人、意大利帕多瓦天文台天体物理学家Lorenzo Spina指出,如果一颗恒星中铁含量异常丰富,却完全不含有碳和氧等其他元素,就表明它曾吞噬过行星。

Spina和同事通过观察107个双星系统研究这种情况的发生频率。这些双星系统均包含两颗类太阳恒星——类似电影《星球大战》中虚构的两颗太阳系恒星塔图因。双星是从同一团气体和尘埃中诞生的,因此化学成分几乎相同。

团队还选择质量和温度都非常接近的“双子星”来研究。在其中33对“双子星”中,一颗恒星比另一颗恒星显示出较高的铁含量,这正是行星被吞噬的迹象。这些恒星同样富含锂,也进一步证实了其吞食行星的假说。这是因为,尽管类太阳恒星出生时含有大量锂,但它们会在诞生后1亿年内燃烧殆尽。如果在较老的恒星中观测到锂,那么它很可能来自行星。

研究小组还发现,在热恒星中出现异常化学特征的频率更高。Spina说,这是因为越炽热的恒星外层越薄,被吞噬的行星物质往往越集中,从而留下更鲜明的特征。

根据这些证据,研究小组发现行星吞噬事件发生在类太阳恒星中的概率为20%~35%。吞噬过程可能是,行星之间的引力相互作用把其中一颗行星抛到中心恒星上,或者使它足够接近恒星,从而慢慢被恒星蒸发或者吞噬。

美国宇航局喷气推进实验室天文学家Mamajek 表示:“这显然是一个很大的进步,吞噬行星的现象虽然之前被研究过,但这项新发现为该现象提供了更大的样本和更明确的统计证据。”(梁嫒 陈欢欢)

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