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  • 天文學家目睹恒星吞噬行星:地球最終命運的可能預演

    通過研究無數處于不同演化階段的恒星,天文學家已經能夠拼湊出對恒星生命周期的理解,以及它們在年齡增長時如何與周圍的行星系統相互作用。這項研究證實,當一顆類太陽恒星接近其生命的盡頭時,它會膨脹到原來大小的100到1倍,最終吞沒系統的內行星。據估計,這樣的事件在整個銀河系每年只發生幾次。盡管過去的觀測已經證實了行星吞噬的后果,但直到現在,天文學家從未發現過這種行為。

    憑借由NSF的NOIRLab運營的國際雙子座天文臺的一半雙子座南自適應光學成像儀(GSAOI)的力量,天文學家觀察到了一顆垂死的恒星膨脹吞噬其一顆行星的第一個直接證據。這一事件的證據是在距離地球約13,000光年的銀河系恒星的一次“長而低能量”的爆發中發現的。這一事件,即一顆充血的恒星吞噬一顆行星,可能預示著水星、金星和地球的最終命運,當我們的太陽在大約五十億年后開始垂死掙扎時。

    “這些觀測為尋找和研究銀河系中已經消耗了行星的數十億顆恒星提供了新的視角,”NOIRLab天文學家,這項研究的合著者Ryan Lau說,該研究發表在《自然》雜志上。

    在其生命的大部分時間里,一顆類似太陽的恒星在其熾熱致密的核心中將氫融合成氦,這使得恒星能夠反抗其外層的壓重。當核心中的氫耗盡時,恒星開始將氦融合成碳,氫聚變遷移到恒星的外層,使它們膨脹,并將類似太陽的恒星變成紅巨星。

    然而,這樣的轉變對任何內系統行星來說都是壞消息。當恒星的表面最終膨脹到吞沒其中一顆行星時,它們的相互作用將引發能量和物質的壯觀爆發。這個過程也會抑制行星的軌道速度,使其墜入恒星。

    這一事件的第一個跡象是由茲威基瞬態設施的光學圖像發現的。來自宇航局近地天體寬場紅外巡天探測器(NEOWISE)的檔案紅外覆蓋,能夠窺視塵土飛揚的環境以尋找爆發和其他瞬態事件,然后確認了吞噬事件,名為ZTF SLRN-2020。“我們團隊對NEOWISE全天空紅外地圖的定制重新分析體現了檔案調查數據集的巨大發現潛力,”NOIRLab天文學家Aaron Meisner說,他是該論文的另一位合著者。

    將行星吞噬爆發與其他類型的爆發(如太陽耀斑型事件和日冕物質拋射)區分開來是困難的,需要高分辨率觀測來確定爆發的位置,并長期測量其亮度,而不會受到附近恒星的污染。

    雙子座南部憑借其自適應光學能力提供了這些基本數據。

    “雙子座南部繼續擴大我們對宇宙的理解,這些新的觀測支持對我們自己星球未來的預測,”NSF雙子座天文臺項目主任Martin Still說。“這一發現是一個很好的例子,說明當我們結合世界一流的望遠鏡操作和尖端的科學合作時,我們可以完成的壯舉。

    “通過這些革命性的新光學和紅外調查,我們現在目睹了這些事件在我們自己的銀河系中實時發生 - 這證明了我們幾乎可以肯定的未來,”麻省理工學院天文學家Kishalay De說。

    吞噬的爆發持續了大約100天,其光度曲線的特征以及噴射的物質使天文學家深入了解了恒星的質量及其被吞沒的行星的質量。噴射的物質由大約33個地球質量的氫和大約0.33個地球質量的塵埃組成。“由于恒星吞噬了行星,更多的恒星和行星形成物質被回收或打嗝進入星際介質,”劉說。根據這一分析,研究小組估計,前身恒星的質量約為我們太陽質量的0.8-1.5倍,被吞沒的行星質量是木星質量的1-10倍。

    現在,行星吞噬的特征已經首次被確定,天文學家已經改進了可以用來搜索宇宙其他地方發生的類似事件的指標。當Vera C. Rubin天文臺于2025年上線時,這一點尤其重要。例如,在其他地方觀察到的化學污染對殘余恒星的影響可能暗示已經發生了吞噬。對這一事件的解釋也為我們理解行星系統的演化和最終命運(包括我們自己的系統)提供了一個缺失環節的證據。

    “我認為這些結果非常引人注目,說明了我們存在的短暫性,”劉說。“在跨越我們太陽系生命周期的數十億年之后,我們自己的末期可能會在僅持續幾個月的最后一次閃光中結束。

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