
恒星变老时会膨胀,传统认知认为靠得太近的行星会被它“吞掉”。但我国天文学家的一项最新发现颠覆了这一观点。云南大学物理与天文学院的钱声帮教授及其团队在美国《国家科学院学报》发表论文,宣布发现了三颗本该被恒星吞噬却存活下来的系外行星。

在我们的一般理解中,行星绕着恒星转,恒星逐渐膨胀直至生命尽头。钱声帮教授指出,学界普遍认为,在恒星膨胀过程中,离它近的行星难逃被“吞噬”的命运。当太阳这类恒星耗尽核心的氢燃料后,会逐渐演化为红巨星,其半径可膨胀至原来的上百倍。在这个过程中,距离较近的行星可能直接被不断扩张的恒星包层吞没。随着恒星半径增大,恒星与行星之间的潮汐相互作用显著增强,可能导致行星轨道逐渐收缩,最终坠入恒星内部而被吞噬。因此,传统理论认为,距离宿主恒星过近的行星通常难以度过红巨星阶段。

然而,这次研究发现了一些例外情况。钱声帮团队利用卫星数据对三颗系外行星的宿主星亮度中的微弱变化进行分析,确认它们已进入核心氦燃烧阶段。通过对凌星系外行星巡天卫星数据进行星震学分析,首次确认这些宿主星是经历了剧烈膨胀的红巨星阶段后演化而来的红团簇巨星。通过模型追溯这三颗宿主星过去的演化膨胀范围,并与现今的星轨比较,发现它们的轨道尺度均落入理论吞噬区域,但这三颗行星却并未被宿主星吞噬,且依然存在。
钱声帮进一步解释说,这三颗幸存的行星仍然围绕各自原来的宿主恒星运行,并没有更换恒星。它们的宿主恒星在经历红巨星阶段的剧烈膨胀后,外层重新收缩,进入以核心氦燃烧为特征的红团簇演化阶段。因此,这些行星目前仍处于原来的恒星系统中。过去如果只发现单个幸存的行星,或许可以用偶然事件来解释,但一次性找到三个“幸运儿”,并且这三颗行星的宿主是三个不同的恒星,说明这不是个例,其背后可能存在某种共同的物理机制。
这项发现带来了很多新的问题。行星是如何“活”下来的?它们的状态如何?太阳膨胀过程中,地球有可能逃离被“吞”的命运吗?论文第一作者林文徐指出,这三颗宿主恒星演化到红巨星阶段,表明它们至少经历了一次膨胀,走到了生命的尾声。此时的恒星还具有一定的引力,使得行星依然围着它转,但“活”下来的行星并不代表有生命。这种所谓的存活是指行星作为独立天体得以保留,并不意味着表面还存在着生命。
关于这些行星为何能“活”下来,团队有几种推测:一种可能是这个系统像太阳系一样有很多行星,在膨胀过程中内侧的行星被吞噬掉了,但吞噬时激发的恒星包层物质会在周围形成一个“再生行星盘”,使外围行星的轨道逐渐收缩;另一种推测是恒星在剧烈膨胀过程中产生的各种相互作用,把一些行星“推”出来了。这些原因仍需进一步观测和理论模拟加以验证。
这项研究让我们意识到,行星的最终命运比想象的更复杂,不能仅依据恒星的最大膨胀半径作出简单判断,还需要考虑其他因素。这也为进一步理解太阳系的长期演化,尤其是地球的最终命运提供了新的观测依据。或许在未来太阳变成红巨星之后,有一些特殊的作用或规律让地球得以幸存下来。即使地球最终没有幸存,太阳也会慢慢增量,使得地球在太阳红巨星到来之前就失去适合生命存在的条件。希望在太阳变老的过程中,人类能找到办法让地球远离太阳,创造新的生存条件。












