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天文學家對“不應該存在的行星”感到困惑

行星


天文學家對“不應該存在的行星”感到困惑


天文學家對“不應該存在的行星”感到困惑 。署名:朱利安·鮑姆
據The Conversation（丹尼爾·胡伯）：尋找太陽系外的行星——系外行星——是天文學中發展最快的領域之一 。在過去的幾十年里 ， 已經探測到了5000多顆系外行星 ， 天文學家現在估計，我們銀河系中平均每顆恒星至少有一顆行星 。
許多當前的研究努力旨在探測適合生命存在的類地行星 。這些努力集中在所謂的“主序”恒星上，如我們的太陽——恒星通過在其核心將氫原子融合成氦來提供動力 ， 并在數十億年內保持穩定 。迄今為止，超過90%的已知系外行星是在主序星周圍被探測到的 。
作為一個國際天文學家團隊的一員，我們研究了一顆看起來很像我們的太陽的恒星 ， 發現它有一顆行星，按理說它應該被吞噬 。在《自然》雜志發表的研究中，我們揭開了這個星球存在的謎題，并提出了一些可能的解決方案 。
一瞥我們的未來:紅巨星
就像人類一樣，恒星隨著年齡的增長也會發生變化 。一旦恒星耗盡了核心中的所有氫，隨著恒星的冷卻，恒星的核心會收縮，外層會膨脹 。
在這個“紅巨星”演化階段，恒星可以增長到原來大小的100多倍 。當這種情況發生在我們的太陽上，大約50億年后，我們預計它會變得如此之大，以至于吞沒水星、金星，甚至可能吞沒地球 。
最終，核心變得足夠熱，恒星開始融合氦 。在這個階段，恒星會收縮到原來大小的10倍，并持續穩定燃燒數千萬年 。

天文學家對“不應該存在的行星”感到困惑


恒星內部的聲波可以用來確定它是否在燃燒氦 。鳴謝:加布里埃爾·佩雷斯·迪亞茲/加那利群島天文研究所
我們知道數百顆行星圍繞紅巨星運行 。其中之一被稱為8大熊星座b，這顆行星的質量大約相當于木星，其軌道距離其恒星的距離大約只有地球到太陽距離的一半 。
這顆行星是由韓國天文學家團隊在2015年使用“多普勒擺動”技術發現的，該技術測量行星對恒星的引力 。2019年，國際天文學聯合會以朝鮮半島最高的山脈命名了這顆恒星Baekdu和這顆行星Halla 。
一個不應該存在的星球
美國宇航局的過境系外行星調查衛星(TESS)太空望遠鏡收集了關于白頭的新數據，對這些數據的分析得出了一個令人驚訝的發現 。與我們發現的其他在近距離軌道上運行的系外行星不同，Baekdu已經開始在其核心融合氦 。
利用研究恒星內部波動的星地震學技術，我們可以確定恒星正在燃燒的物質 。對于白頭來說 ， 電波的頻率清楚地表明它已經開始在其核心燃燒氦 。
這一發現令人困惑:如果白頭燃燒的是氦 ， 那么它在過去應該要大得多——大到足以吞沒星球哈拉 。哈拉怎么可能活下來？
正如科學研究中經常出現的情況一樣，第一步行動是排除最瑣碎的解釋:哈拉從未真正存在過 。

天文學家對“不應該存在的行星”感到困惑


如果白頭星曾經是一顆雙星，那么有兩種情況可以解釋哈拉星的存在 。鳴謝:SOEST/夏威夷大學小布魯克斯·g·貝斯
事實上 ， 一些利用多普勒擺動技術發現的圍繞紅巨星運行的行星，后來被證明是恒星自身行為的長期變化造成的幻覺 。
然而，后續觀察排除了Halla的這種假陽性情況 。在過去的13年里，來自白杜的多普勒信號一直保持穩定，對其他指標的仔細研究表明，對該信號沒有其他可能的解釋 。Halla是真實的——這讓我們回到了它是如何在吞沒中幸存下來的問題 。
兩顆星合二為一:一種可能的生存場景
在確認了這顆行星的存在后 ， 我們得出了兩個方案，可以解釋我們在白頭和海拉看到的情況 。
我們銀河系中至少有一半的恒星不是像我們的太陽那樣孤立形成的，而是雙星系統的一部分 。如果白頭曾經是一顆雙星，那么漢樂可能永遠不會面臨被吞沒的危險 。
這兩顆恒星的合并可能阻止了其中任何一顆恒星膨脹到足以吞沒行星Halla的尺寸 。如果一顆恒星自己變成了紅巨星，它會吞沒Halla——然而，如果它與一顆伴星合并，它會直接跳到氦燃燒階段，而不會大到足以到達地球 。
或者，哈拉可能是一顆相對新生的行星 。兩顆恒星之間的劇烈碰撞可能產生了一團氣體和塵埃，行星可能就是從這些氣體和塵埃中形成的 。換句話說，哈拉星球可能是最近誕生的“第二代”星球 。
無論哪種解釋是正確的，發現一顆圍繞燃燒氦的紅巨星運行的近地行星表明 ， 大自然找到了讓系外行星出現在我們最意想不到的地方的方法 。