四分之一的类太阳恒星吃掉自己的行星

四分之一的类太阳恒星吃掉自己的行星

我们的太阳系有多罕见?自从第一次发现行星围绕太阳以外的恒星运行以来的 30 年左右,我们发现行星系统在银河系中很常见。然而,它们中的许多与我们所知道的太阳系有很大的不同。

我们太阳系中的行星以稳定且几乎是圆形的路径围绕太阳旋转,这表明自行星首次形成以来,轨道没有太大变化。但是许多围绕其他恒星运行的行星系统都经历了非常混乱的过去。

我们太阳系相对平静的历史有利于地球上生命的繁荣。在寻找可能包含生命的外星世界时,如果我们有办法识别具有类似和平过去的系统,我们就可以缩小目标范围。

我们的国际天文学家团队在《自然天文学》上发表的研究中解决了这个问题 。我们发现 20% 到 35% 的类太阳恒星会吃掉它们自己的行星,最有可能的数字是 27%。

这表明至少有四分之一围绕类似于太阳的恒星运行的行星系统有着非常混乱和动态的过去。

混沌历史和双星

天文学家已经看到了几个系外行星系统,其中大中型行星发生了显着的移动。这些迁移行星的引力也可能扰乱了其他行星的路径,甚至将它们推入了不稳定的轨道。

在大多数这些非常动态的系统中,也有可能一些行星已经落入了主星。然而,我们不知道这些混乱的系统相对于像我们这样更安静的系统有多普遍,后者的有序架构有利于地球上生命的繁荣。

即使有最精确的天文仪器,也很难通过直接研究系外行星系统来解决这个问题。相反,我们分析了双星系统中恒星的化学成分。

双星系统由两颗相互环绕的恒星组成。这两颗恒星通常由相同的气体同时形成,因此我们预计它们应该包含相同的元素组合。

然而,如果一颗行星落入两颗恒星中的一颗,它就会溶解在恒星的外层。这可以改变恒星的化学成分,这意味着我们看到的形成岩石行星的元素——比如铁——比我们平时看到的要多。

岩石行星的踪迹

我们通过分析它们产生的光谱,检查了由类太阳恒星组成的 107 个双星系统的化学组成。由此,我们确定了有多少恒星比它们的伴星含有更多的行星物质。

我们还发现了三件事,这些证据加起来是明确的证据,表明在双星对之间观察到的化学差异是由吃行星引起的。

首先,我们发现外层较薄的恒星比它们的伴星更有可能富含铁。这与吃行星是一致的,因为当行星物质在较薄的外层中被稀释时,它会对该层的化学成分产生更大的变化。

其次,富含铁和其他岩石行星元素的恒星也比它们的伴星含有更多的锂。锂在恒星中很快被破坏,而在行星中则是守恒的。因此,恒星中的锂含量必须在恒星形成后达到异常高水平,这与锂由行星携带直到被恒星吃掉的想法相符。

第三,比它们的伴星含有更多铁的恒星也比星系中的类似恒星含有更多的铁。然而,相同的恒星具有 标准 丰度的碳,这是一种挥发性元素,因此不会被岩石携带。因此,这些恒星被来自行星或行星物质的岩石化学富集。

寻找地球 2.0

这些结果代表了恒星天体物理学和系外行星探索的突破。我们不仅发现吃行星可以改变类太阳恒星的化学成分,而且它们的行星系统的很大一部分经历了非常动态的过去,与我们的太阳系不同。

最后,我们的研究开启了使用化学分析来识别更有可能拥有我们平静的太阳系真正类似物的恒星的可能性。

有数百万颗距离较近的恒星与太阳相似。如果没有确定最有希望的目标的方法,对地球 2.0 的搜索就像大海捞针一样。

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