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天文学家发现类太阳恒星会吞噬行星


来源:凤凰科技

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凤凰科技讯 北京时间5月21日消息,国外媒体报道,某些类似太阳的恒星其实是“地球吞噬者”,在它们的发展过程中,它们会从类似地球的行星中吸收大量岩石材料。 类太阳恒星会吞噬行星 美国范德堡

凤凰科技讯 北京时间5月21日消息,国外媒体报道,某些类似太阳的恒星其实是“地球吞噬者”,在它们的发展过程中,它们会从类似地球的行星中吸收大量岩石材料。  

类太阳恒星会吞噬行星

美国范德堡大学的天文学研究生特雷·麦克(Trey Mack)建立了一个模型从而预估计这样的吞噬对恒星化学组成成分的影响,他将这个模型应用于分析一对分别拥有各自行星的双胞胎恒星。  

“特雷的研究表明我们能够对恒星的化学特征进行细节的建模,并确定这些化学特征是如何因吞噬类似地球的行星而发生改变的。” 范德堡大学天文学教授凯文·斯塔森(Keivan Stassun)这样说道。“在获得了一颗特定恒星的高分辨率光谱后,我们便能细节的挨个元素的检测恒星的化学特征。”  

这使得天文学家能够更好的理解行星形成的过程,同时辅助正在进行的类地系外行星的搜寻工作。超过98%的恒星质量是由氢和氦组成,所有其它的元素组成了剩余的不到2%。天文学家武断的将所有重于氢和氦的元素定义为金属,并运用“金属性”这个术语来描述恒星化学组成成分中铁相对氢的比率。  

自20世纪90年代中期起,当天文学家具备检测大规模系外行星的能力时,有几项研究试图将恒星金属性与行星的形成相联系。在其中一项研究里,洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究人员辩论称,具有高金属性的恒星比具有低金属性的恒星更可能发展行星系统。另一项研究总结称炙热的木星大小的行星主要环绕高金属性的恒星,而更小的行星则环绕具有一系列金属元素的恒星。

研究合作作者西蒙·舒勒(Simon Schuler)检测了恒星化学组成成分里除铁以外的元素,基于他的研究,麦克调查了与太阳相比,类太阳恒星上15种特定元素的含量。他主要调查了熔点高于600摄氏度的元素,例如铝、硅、钙和铁等,因为它们是耐熔材料,它们组成了类似地球的行星的基本建构单元。  

麦克、舒勒和斯塔森决定将这项技术应用于具有行星的双星,HD 20781和HD 20782。这两颗恒星都形成于相同的尘埃气体云,因此两者形成初期应该具有相同的化学组成成分。这个特殊的双星系统是科学家们发现的第一对具有各自行星的恒星双胞胎。  

这两颗恒星都是类似太阳的G型恒星。其中一颗恒星被两颗海王星大小的行星紧密环绕,而另一个恒星则具有一颗木星大小的行星,后者在一个偏心轨道上运行。它们各自行星系统的差异使得这两颗恒星成为研究系外行星与宿主恒星化学组成成分之间的联系的理想对象。  

当天文学家调查这两颗恒星的光谱时,他们发现它们所拥有的耐熔元素量远比太阳的更高。此外,一种特定元素的熔点越高,它存在的量越多,这种趋势是吞噬了类地行星多种岩石物质的特征。科学家们计算出在这对双星系统里,每一颗恒星必须额外吞噬相当于地球质量10-20倍的岩石物质才能够产生这样的化学特征。拥有木星大小行星的恒星似乎吞噬了相当于地球质量10倍的物质,而拥有两个海王星大小行星的恒星则吞噬了20倍的物质。  

研究结果支持了恒星化学组成成分与它的行星系统之间存在联系的观点。“设想一下一颗恒星最初形成了一颗类似地球的多岩石行星。此外,再设想它还形成了类似木星的气体巨星。”麦克说道。“多岩石行星形成于靠近恒星的温度更高的区域,而气体巨星形成于行星系统外部更寒冷的区域。然而,一旦气体巨星完全形成,它们便开始向内移动,它们的引力开始拖拽内部多岩石行星。在合适的拖拽作用下,多岩石行星将落入恒星里。当足够多的多岩石行星落入恒星时,它们将形成我们能够检测到的特殊的化学特征。”  

按照这种理论,双星系统的恒星具有类地行星的可能性并不大。其中一颗恒星的两颗海王星大小行星在相当于地球-太阳距离1/3处的轨道上运行,而另一颗恒星的木星大小行星在近日点比水星轨道还要近。天文学家怀疑具有两颗海王星大小行星的恒星需要消化更多岩石材料的原因是,这两颗行星能够更有效的推动物质落入恒星。  

如果吞噬多岩石行星的G型恒星的化学特征是普遍一致的,“当我们发现具有相似化学特征的恒星时,我们就能总结称它们的行星系统一定与我们的不相同,很有可能缺少内部多岩石行星。”麦克说道。“当我们发现缺少这些特征的恒星时,那么它们应该是具有类似太阳系的行星系统的潜在候选者。”  

斯塔森补充说道:“这项研究揭示了恒星是否会形成行星以及是如何形成行星并不是我们真正想要问的问题。真正的问题似乎是究竟有多少行星能够避免被宿主恒星吞噬的命运?”这项研究被发表在5月7日的期刊《天体物理学快报》上。 (编译/严炎刘星)    

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[责任编辑:赵桐羽]

标签:太阳 恒星 行星

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