作者:本刊记者 王玲 来源: 发布时间:2012-10-15 14:26:11
行星毁灭之谜
 
一阵剧烈的震动袭来,奥兰德星球上的居民发出恐惧的哭喊,瞬间又陷入死寂,一切灰飞烟灭。
 
脍炙人口的科幻电影《星球大战》中,拥有强大的涡轮激光阵与牵引光束发射器的死星(Death Star)发出的超级激光瞄准和平的奥兰德星,行星和上面的居民成了死星轨道上的灰尘与碎片。
 
虽然科幻小说只是作者的想象,但地球上的人们从未停止追问我们自身所居住行星的命运。6500万年前小行星撞击地球导致了统治地球的恐龙灭绝。未来地球是否会遭遇更大的行星撞击而毁灭,或者被太阳所吞噬?天文学家也在试图寻找答案。
 
飞蛾扑火
 
借助天文望远镜,美国宾夕法尼亚州立最新赚钱方法天文学和天体物理学教授Alex Wolszczan领导的团队在不久前第一次发现了一颗行星被一颗编号为BD+48 740暮年恒星吞噬的证据。
 
这颗直径是太阳直径11倍的恒星已经度过了青年期,演变成暮年的“红巨星”,光谱分析揭示这颗红巨星锂元素含量异常地高,“而锂是140亿年前大爆炸产生的一种稀有元素,在恒星中很容易被破坏,而这颗古老的恒星锂的丰度如此之高是极不寻常的。”研究人员表示。
 
Wolszczan解释,理论学家已经确定,除了大爆炸,只有几种特殊的情况下,才可能在恒星上产生锂,“对于BD+48 740来说,锂的产生很可能是由一颗质量较大的行星旋进恒星,恒星在边吞噬,边加热它而引发的”。
 
此外,红巨星周围还有一颗质量至少是木星1.6倍的大质量行星在高椭圆轨道上运行,“我们发现这颗行星绕恒星旋转。它的运行轨道在最窄点仅比火星行星的轨道稍大一些,但是在最远点运行轨道要拉长得多,”Wolszczan说,“这样的轨道在进化了的恒星周围的行星体系中是罕见的。事实上,BD+48 740行星的轨道是目前人类探测到的最大椭圆。”因为这种特有的轨道是由行星之间的引力相互作用造成的,天文学家怀疑在恒星变成巨星之前,正有消失的行星向恒星撞击,可能给幸存的巨大行星一股能量,像一个回力棒一样投进一个偏心轨道。
 
神秘的相撞
 
像Alex Wolszczan一样研究行星毁灭的科学家并不在少数。
 
2009年8月27日出版的《自然》杂志上,英国Keele最新赚钱方法天体物理学教授Coel Hellier领导的研究小组,发现在银河系附近距离地球325光年的凤凰座有一颗怪异而炽热的巨大行星。
 
这颗编号为WASP-18b的行星体积大概是木星的10倍,温度在3800摄氏度左右,距离所绕恒星WASP-18b却只有190万英里,由于这种行星和木星具有相似的性质,但距离恒星更近,表面温度很高,因此被称为“热木星”(Hot Jupiter)。
 
就像月球可影响地球上的海洋进而形成潮汐,WASP-18b在围绕恒星旋转的同时引发了恒星上的等离子潮,强度是月球对地球影响的数千倍。“能量巨大的等离子潮则扭曲了行星WASP-18b的运行轨道,使其最终以螺旋方式撞向恒星,结束自己的一生。”研究人员这样预测它的命运,“这颗行星就像在跳着‘死亡探戈’。”
 
实际上,在上个世纪80年代,天文学家就开始用计算机模拟“恒星与行星融合”。随着天文学望远镜的快速发展,科学家也开始从光谱中寻找行星碰撞恒星的蛛丝马迹,“比如一些小行星落入白矮星这样的碰撞事件。”Stuart Taylor说,他是美国乔治亚州立最新赚钱方法天文学系研究员,研究方向正是行星毁灭。
 
“行星毁灭算是天文学一个比较新的方向,”Taylor解释,“相比发现系外行星、星际旅行等更吸引眼球的天文学话题,行星毁灭被人了解的并不多。”
 
Taylor也是偶然跨入了这一领域,他原来的研究方向是系外行星,后来又到一个研究天文“短时事件”(如超新星爆发)的小组。和以往大部分研究不变的天文现象不同,天文短时事件研究的是发生变化的对象,除了超新星爆发、新星、活跃星系核心以外,这个小组还关注其他的短时事件。
 
“2009年了解了关于行星迁移方面的研究后,我意识到太阳系最耀眼的天文学现象应该是行星与恒星碰撞,因此开始研究行星毁灭。”Taylor说,“尽管宇宙有很多短时事件发生,但行星恒星碰撞融合无疑是行星系统上演的最具爆炸性的现象。”
 
未解之谜
 
天文学家在研究系外行星的同时,并没有忘记我们所居住的地球和其所在的太阳系。对于普通人来说,最感兴趣的莫过于我们的太阳系过去有没有经历过行星与恒星的碰撞,以后我们的地球会不会遭此“厄运”?
 
对于这个问题,Taylor给出了答案:“我认为太阳系之前没有发生过行星与恒星碰撞并被吞噬的事件,因为在太阳系内部不太可能有一颗行星与太阳足够近而融入太阳,只有一些运行周期特别短的行星,比如‘热木星’才有这种可能。”
 
一旦行星离它围绕的恒星足够近,恒星的引力超过行星自身的引力后,行星上的物质将被恒星吸引,进而流向恒星,引起行星毁灭。
 
不过他也补充到,另外一种引起行星与恒星相撞的例外情况是两颗行星先发生碰撞,随后其中一颗被弹射到直接“奔向”恒星的轨道,“但我自己还没有进行过这样的研究”。
 
目前的研究已经发现的行星毁灭证据都发生在其围绕恒星老化的阶段,而且科学家相信很多已知的行星体系都将终结于行星-恒星碰撞融合过程。
 
“行星迁移最终导致其与母恒星融合应该是太阳系演化的常规过程,对于系内行星的排列、数目以及恒星本身都会产生影响。” Taylor预言天文学家会很快观察到一些内行星的运行周期缩短,表明它们正向“沦陷”的方向挺进。
 
NASA哥达德空间飞行中心的John Debes也表示,四五十亿年后当太阳的燃料耗尽,它将变成一颗红巨星,吞噬掉太阳系包括地球在内的内行星,随后形成行星状星云和白矮星。
 
“当太阳变成了一个红色巨星,并且不断扩展,经过50亿年后延伸到我们地球轨道,一个类似的命运可能在等待我们太阳系内的行星。”Wolszczan表示。
 
然而发现自杀行星是一件非常不寻常的事情。基于这一点,也有科学家对于目前发现的现象是否存在另一种解释持保留态度。他们认为,这些光谱数据可能是一颗自杀行星所产生的,但同时也存在另外一种可能性,即所有天文学家依靠的一些基本物理计算可能是完全错误的。
 
如果行星继续上演“死亡螺旋”,或许我们将在10年内得到确切答案。■
 
《科学新闻》 (科学新闻2012年第10期 科学传播)
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