在我们的视角中,天上的星星似乎是亘古不变的。然而,天文学家早已发现,包括太阳在内的所有恒星,都是有生命周期的。当一颗恒星走向死亡时,如果绕其旋转的行星离得够近,那么行星将被无情地吞噬掉!
最近,由麻省理工学院、哈佛大学和加州理工学院等研究机构在著名的科学杂志《Nature》上就报道了一颗正在死亡的恒星吞噬其周围行星的事件,尽管这样的场景早已被预测,但这是第一次真正被捕捉。
那么,为什么我们需要关注这样一个听起来似乎与我们毫无关系的事情呢?事实上,未来,地球也将面临相同的命运。
(资料图)
从诞生到死亡,恒星的一生会经历不同的演化阶段。在整个生命周期中,恒星所处的时间最长的阶段是“主序”阶段,我们的太阳当前就处在这一阶段。离开“主序”阶段后,恒星将迈向死亡,这就意味着恒星的燃料即将耗尽。在这个濒死的过程中,恒星体积会变得越来越大。例如,质量为0.7到2倍太阳质量的恒星,其死亡过程中的最大半径约能达到“主序”阶段半径的300倍。如此的庞然大物必然会将周围的一些轨道半径较小的行星吞噬掉。
在未来,这样的画面也会出现在太阳系内。太阳当前的年龄约46亿岁,随着太阳年龄越来越大,它的体积也会越来越大,根据恒星演化模型推算,再过约64亿年,太阳将迅速膨胀;之后约3亿年,太阳将膨胀到水星和金星轨道的大小,并将它们吞噬;再经过约2亿年,太阳将膨胀到地球和火星轨道的大小,届时我们的地球和火星也将被太阳吞噬。
目前天文学家观测到的很多系外行星最终都可能被其恒星吞噬,然而直接捕捉到这样的事件的概率非常低。据估计,我们生活的银河系每年最多只发生几起这样的事件。而要捕捉此类现象,对观测的要求非常之高:它需要能够同时观测非常大的天区、需要对这些天区进行持续的观测、需要能够观测到很暗弱的源。用天文学家的话来说,就是需要高灵敏度、大视场的时域巡天观测。
在这项最新的发现中,研究人员使用的数据来自于加州理工学院的ZTF光学波段时域巡天观测的结果,该巡天项目始于2017年,一次观测能观测47平方度(相当于200多倍月亮的尺度),使用的望远镜口径约为1.2米。
2020年,研究人员在利用ZTF巡天观测数据搜寻一类爆发的双星系统时,偶然发现了这个天体事件。该团队搜寻的双星系统在爆发时亮度会增加1000倍以上,而在这个事件中,天体的亮度只增加100倍左右。后续,研究团队搜集了其它的数据,并结合了计算机模拟,在排除了其他的可能性后,最后认定这很有可能是“正在死亡的恒星吞噬其周围行星”的事件。
当前,我国也正在紧锣密鼓地进行此类设备的研制和建设。例如,目前云南大学的多通道测光巡天望远镜Mephisto已经建成,并且能同时在三个波段进行观测;正在筹建中的“司天工程”未来可以实现大天区(1万平方度,相当于5万倍月亮的尺度)高频次(30分钟观测一次)观测。中国科学技术大学和紫金山天文台共建的2.5米“墨子”巡天望远镜,预期在今年夏天开始观测,和ZTF巡天相比虽然视场小一些(6.55平方度),但是由于台址好,望远镜的口径大,所以灵敏度要高10倍。
随着我国的这些观测设备投入使用,未来我们也将有望捕捉到此类恒星吞噬其周围行星的事件。
本文为科普中国·星空计划扶持作品
作者:房敏
审核:韩文标 中国科学院上海天文台 研究员
出品:中国科协科普部
来源: 星空计划
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