借助美国国家航空航天局(NASA)的“凌日系外行星巡天卫星”(TESS),天文学家发现处于红巨星阶段的年老恒星对其附近行星的破坏力远超此前预测。这一结果对理解太阳演化后期地球的命运具有重要意义。
研究团队从近50万颗恒星的数据中筛选出约15,000个潜在行星信号,并通过算法识别出围绕刚进入红巨星阶段恒星运行的候选行星,共计约130颗,其中33颗为首次发现。分析显示,在红巨星周围极难探测到近距离轨道行星,表明大量行星已在恒星膨胀过程中被摧毁。
这是首次在大样本基础上直接观测到恒星主序后演化对行星系统的显著影响。华威大学研究员爱德华・布莱恩特表示,恒星一旦离开主序阶段,能迅速导致邻近行星轨道衰减、螺旋坠入并最终被吞噬。“尽管理论长期存在争议,但我们现在可以量化这种效应,并对其实现统计验证。”
当恒星核心氢燃料耗尽,核聚变停止,恒星进入红巨星阶段。此时核心收缩,外围氢壳层持续燃烧,导致外层剧烈膨胀,体积可扩大至原来的千倍。水星和金星将在约50亿年后被膨胀的太阳吞噬,地球轨道也可能受到影响。
研究人员指出,行星毁灭机制不仅限于物理吞噬。潮汐相互作用是关键驱动力——随着恒星膨胀,其与行星之间的引力拉锯增强,类似月球引发地球潮汐的现象。这种作用不断消耗行星轨道能量,使其轨道收缩,最终导致行星解体或坠入恒星。
数据显示,已开始膨胀的恒星拥有行星的概率仅为0.11%,比主序星低约3个百分点;巨行星的存在率也随恒星年龄增长而下降。这进一步支持了潮汐瓦解机制的有效性。
伦敦大学学院研究员文森特・范・艾伦指出,地球当前轨道位置较研究中多数巨行星更远,可能避免被太阳直接吞噬。“但我们仅考察了主序后最初一至两百万年的演化阶段,恒星后续仍有漫长变化过程。即便地球未被吞没,地表环境也将因强烈辐射彻底恶化,生命几乎无法幸存。”
下一步,研究团队将收集更多数据,以明确哪些行星会成为红巨星的‘猎物’,哪些能够幸免。通过精确测定行星质量,有望揭示驱动轨道衰减的具体物理机制,为太阳系未来提供更清晰图景。
该研究成果已于2025年10月发表于《皇家天文学会月刊》(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)。
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