新研究揭示“理論禁區”幸存系外行星
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記者26日從雲南大學獲悉,該校物理與天文學院教授錢聲幫團隊近期研究發現,在宿主恆星經歷紅巨星階段的劇烈膨脹后,有三顆近距離系外行星仍然幸存。按經典恆星演化理論,它們本應被吞噬。這一發現把罕見的“幸存悖論”從單一個例拓展到多個系統,為研究恆星與行星共同演化提供了新線索。相關研究發表於《美國國家科學院院刊》。
像太陽這樣的恆星耗盡核心氫燃料后,會膨脹為紅巨星。距離較近的行星可能被恆星外層吞沒,也可能在潮汐作用下逐漸墜入恆星。此后,恆星收縮並進入核心氦燃燒階段,成為紅團簇巨星。因此,在這類恆星附近發現近距離行星,一直是現有理論難以解釋的現象。
紅巨星與紅團簇巨星的表面溫度和亮度可能十分相近,僅憑外觀難以區分。研究團隊利用凌日系外行星巡天衛星的觀測數據,分析三顆宿主恆星亮度的細微變化,通過星震學方法“聽”到恆星內部振動,確認它們均已完成紅巨星階段的膨脹和收縮,進入核心氦燃燒階段。
研究團隊還重新分析已有光譜觀測,借助行星引力造成的恆星周期性視向速度變化,核實三顆行星的軌道。恆星演化模型顯示,這三顆行星如今的軌道都小於宿主恆星過去的最大膨脹范圍。其中,牧夫座24號恆星周圍的一顆行星約每30天繞恆星一周,軌道半徑約為日地平均距離的18%,是目前已知距離紅團簇巨星最近的系外行星。
“過去如果隻發現單個幸存的行星,還可以用偶然事件來解釋。但這次一次性找到三顆行星,就說明這不是個例,其背后可能存在某種共同的物理機制。”錢聲幫表示。
研究認為,宿主星過去的雙星相互作用或合並、宿主星吞噬內層行星后產生的行星軌道重塑等均是待檢驗的可能路徑。太陽未來也將經歷紅巨星演化階段,這些發現揭示,太陽系包括地球的遠期命運,可能比經典理論預言的更加復雜。(記者趙漢斌 何星輝)
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