宇宙“雙胞胎研究”發(fā)現(xiàn)，每12顆恒星中就有1顆可能吃掉了一顆行星

行星系統(tǒng)的穩(wěn)定性如何？地球和它的七個(gè)兄弟姐妹會(huì)一直走在穩(wěn)定的天體軌道上，還是有一天我們會(huì)被隨機(jī)驅(qū)逐出我們的宇宙家園？

物理學(xué)家了解控制兩個(gè)天體軌道的規(guī)則，但是一旦增加了第三個(gè)天體（更不用說(shuō)第四個(gè)、第五個(gè)或第100個(gè)天體了），動(dòng)力學(xué)就會(huì)變得更加復(fù)雜。出現(xiàn)不可預(yù)測(cè)的不穩(wěn)定性，其中物體可能被隨機(jī)拋射到太空中或落入其宿主恒星。

幾個(gè)世紀(jì)以來(lái)，所謂的“三體問(wèn)題”一直困擾著科學(xué)家（最近形成了一個(gè)暢銷系列科幻小說(shuō)和Netflix 新改編).理解它的一個(gè)障礙是，我們對(duì)這種災(zāi)難性不穩(wěn)定的出現(xiàn)有多普遍知之甚少。

在一項(xiàng)新的研究中發(fā)表于自然界，我們和我們的同事已經(jīng)對(duì)這個(gè)問(wèn)題有所了解。在對(duì)附近恒星的調(diào)查中，我們發(fā)現(xiàn)多達(dá)十幾對(duì)恒星中就有一對(duì)可能吞噬了一顆行星，這可能是因?yàn)樾行窃谄滠壍郎习l(fā)生了“擺動(dòng)”并落入了恒星中。

研究雙胞胎

我們的研究發(fā)現(xiàn)，在我們的樣本中，至少有8%的恒星對(duì)顯示出化學(xué)異常，表明一顆恒星吞噬了曾經(jīng)圍繞它的行星物質(zhì)。

為了檢測(cè)這種微妙的信號(hào)，我們不得不排除對(duì)這些化學(xué)模式的其他可能解釋。因此，我們專注于“雙子星”，已知它們是由相同的材料組合同時(shí)誕生的。

這種方法可以消除混雜因素，就像雙胞胎研究有時(shí)用于社會(huì)學(xué)或醫(yī)學(xué)研究一樣。

結(jié)果來(lái)自對(duì)雙子星的調(diào)查，名為C3PO型其中一位作者（Ting）在美國(guó)發(fā)起，Liu等人后來(lái)加入。

我們的團(tuán)隊(duì)從91對(duì)雙子星中收集了精美的光譜數(shù)據(jù)樣本，比過(guò)去進(jìn)行的類似研究大很多倍。

我們發(fā)現(xiàn)一些恒星與它們的雙胞胎不同，顯示出獨(dú)特的化學(xué)模式，與碳和氧等其他元素相比，某些元素（如鐵，鎳和鈦）的含量更高。這些差異表明，這顆恒星吞噬了一顆行星。

不穩(wěn)定可能出乎意料地普遍

如果一顆主星吞噬了行星系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)成員，這表明該系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)一定發(fā)生了一些不穩(wěn)定性。

模擬表明，這種不穩(wěn)定性在行星系統(tǒng)的早期生命中可能很常見(jiàn)——前1億年左右。然而，在這個(gè)早期階段被吞沒(méi)的任何行星痕跡在我們觀察到的數(shù)十億年前的恒星中都是無(wú)法檢測(cè)到的。

這表明我們看到的化學(xué)異常是由最近的不穩(wěn)定性引起的，導(dǎo)致恒星消耗一些行星或行星物質(zhì)。

這一啟示并非完全出乎意料。研究行星動(dòng)力學(xué)的理論家，包括我們的合著者伯特倫·比奇（Bertram Bitsch），已經(jīng)注意到許多行星系統(tǒng)是不穩(wěn)定的，特別是在具有一種稱為“超級(jí)地球”的行星的系統(tǒng)中 - 比地球大一些，但比像這樣的巨人小得多木星.

包括超級(jí)地球行星在內(nèi)的系統(tǒng)可能特別不穩(wěn)定。主星與其大質(zhì)量行星之間的引力拉鋸戰(zhàn)可能會(huì)產(chǎn)生不穩(wěn)定性。

微妙的平衡

我們的研究鼓勵(lì)我們重新考慮我們?cè)谟钪嬷械奈恢?。雖然我們認(rèn)為太陽(yáng)系的穩(wěn)定是理所當(dāng)然的，但這在整個(gè)宇宙中可能并不正常。

我們的研究并不表明我們不太可能在我們自己的太陽(yáng)系中看到這種不穩(wěn)定性。然而，即使有了我們的新結(jié)果，重要的是要認(rèn)識(shí)到行星吞噬和不穩(wěn)定仍然只發(fā)生在少數(shù)情況下。

我們希望我們的研究能夠激勵(lì)更多的人研究行星系統(tǒng)及其與宿主恒星的關(guān)系。我們對(duì)多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的理解仍然非常不完整。

當(dāng)我們繼續(xù)探索宇宙的奧秘時(shí)，像這樣的研究提醒我們，讓生命在地球上茁壯成長(zhǎng)的微妙平衡以及我們宇宙家園的潛在脆弱性。

丁元森，天體物理學(xué)副教授，澳大利亞國(guó)立大學(xué)和劉凡，物理與天文學(xué)院研究員，莫納什大學(xué)

本文轉(zhuǎn)載自對(duì)話根據(jù)知識(shí)共享許可。閱讀原文.

寶寶起名 起名