地球能躲過太陽「吞噬」嗎?天文學家發現紅巨星對附近行星破壞力超預期

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11 月 9 日消息,藉助美國國家航空航天局(NASA)的「凌日系外行星巡天衛星」(TESS),天文學家發現:處於所謂「紅巨星」階段的年老恆星,對其軌道附近行星的破壞力比此前預想的還要大。這一發現對我們理解太陽未來演化為紅巨星時地球及整個太陽系的命運,具有重要意義。

據IT之家了解,科學家利用 TESS 來搜索系外行星,他們通過觀測系外行星在其恆星前方經過(即「凌日」)時造成的星光微弱變暗現象來實現這一目標。研究人員從近 50 萬顆恆星的行星系統初始數據出發,最終篩選出由 TESS 探測到的約 15,000 個潛在行星信號;隨後,團隊應用一種計算機算法,進一步識別出其中僅圍繞剛進入紅巨星階段恆星運行的候選行星,總數約為 130 顆,其中 33 顆為首次被發現的新候選體。

分析結果顯示:在紅巨星附近極難探測到軌道較近的行星,這表明大量行星在其宿主恆星演化為紅巨星過程中已被徹底摧毀。

「這是強有力的證據,表明恆星一旦離開主序階段,便能迅速促使鄰近行星軌道衰減、螺旋墜入並最終被吞噬。這一現象長期處於理論爭議之中,而如今我們得以直接觀測其影響,並在大樣本恆星群體層面進行量化。」研究團隊成員、華威大學研究員愛德華・布萊恩特(Edward Bryant)在聲明中表示,「儘管我們早預料到該效應的存在,但仍對紅巨星吞噬近軌道行星的驚人效率感到意外。」

當恆星核心的氫燃料耗盡,無法繼續通過核聚變(即氫聚變為氦)維持能量輸出時,便標誌著其主序階段的終結,並進入紅巨星演化階段。此時,恆星核心開始收縮;而外圍富含氫的殼層卻仍在持續燃燒,導致外層劇烈膨脹,恆星體積可膨脹至原先的千倍之巨。

顯而易見,這對其近鄰行星而言是災難性的。例如,約 50 億年後,當太陽步入紅巨星階段,它將膨脹併吞噬水星與金星,甚至可能波及地球軌道。

然而,研究團隊指出:恆星的破壞機制不僅限於物理吞噬。

「我們認為,行星的毀滅源於行星與恆星之間的引力『拔河』—— 即『潮汐相互作用』。」布萊恩特進一步解釋道,「隨著恆星演化膨脹,此類相互作用顯著增強。就像月球引力在地球上引發潮汐一樣,行星也會對恆星施加拉力。這些潮汐作用會持續削弱行星軌道能量,使其軌道不斷收縮,最終螺旋內墜,直至解體或墜入恆星。」

數據印證了這一機制:團隊聚焦於已開始膨脹的恆星後發現,其擁有行星的機率僅為 0.11%,較主序恆星低約 3 個百分點;此外,紅巨星宿主擁有類木星或土星級別巨行星的機率,亦隨恆星年齡增長而持續下降。

那麼,這一發現對地球能否熬過太陽的紅巨星轉變意味著什麼?

「相較於我們研究中那些距離宿主恆星更近的巨行星,地球顯然處於更安全的位置。但需注意,我們僅考察了主序後演化階段最初的一至兩百萬年 —— 恆星後續仍有漫長的演化歷程。」團隊成員、倫敦大學學院研究員文森特・范・艾倫(Vincent Van Eylen)指出,「與研究中缺失的巨行星不同,地球本身或許能僥倖逃過太陽紅巨星階段的直接吞噬。然而,地球上的生命幾乎不可能倖存。」

下一步,研究團隊計劃收集更多數據,以深入探究為何部分行星成為老年恆星的『獵物』,而另一些卻得以倖免 —— 這或將為地球未來的存續前景提供關鍵線索。

「一旦我們精確測定這些行星的質量,便有望釐清究竟是何種物理機制驅動其軌道衰減並最終被摧毀。」布萊恩特總結道。

該研究成果已於 2025 年 10 月刊發於《皇家天文學會月刊》(*Monthly Notices of the Royal Astronomical Society*)。


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