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天文学家观测到恒星吞噬行星:2020 年 9 月的惊人发现

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1、天文学家观测到恒星吞噬行星

2020年9月的一天,天文学家像往常一样,通过兹威基瞬变设施对天空进行日常扫描,突然自动报警响起,人们立刻对数据进行检查,原来在飞马座方向,距离地球12000光年的地方,一颗恒星的亮度突然发生了变化,这颗恒星被命名为ZTF SLRN-2020 。很快,人们查看了与之对应的红外波段数据,原来早在几个月前,该恒星的红外辐射就已激增,通常来讲,这类光学瞬变现象较为常见,无非是类似新星的恒星小爆发,然而,当人们仔细检查光谱数据时发现异常,它更像是一种被称作“红新星”的恒星合并事件。但奇怪之处在于,该新星的亮度比已知的恒星合并事件都暗,难道这颗恒星吞并的不是另一颗恒星,而是它的一颗行星?

受限于观测,恒星吞噬行星的情况比恒星合并更为罕见,它在天文学上被称作“行星吞噬事件(Planetary Engulfment event)”。理论上,恒星到演化末期会疯狂膨胀,比如太阳在后期会膨胀成红巨星。在恒星膨胀过程中,它可能会吞掉那些离它较近的行星。这种情况之前观测到的证据极少,基本上只是听说过却未曾见过,难道这次真的要亲眼看见了吗?然而科学家经过仔细分析后发现,这是一颗橙矮星(K型),其质量为太阳质量的0.7倍,从光度方面来看,目前正处于壮年时期,距离进入“膨胀期”的老年阶段可能还有几十亿年。那么它为什么会突然吞掉一颗行星呢?

若不是恒星主动采取行动,那唯一能解释的便是行星自己陷入了困境。当行星与恒星的距离达到足够近的程度时,恒星的引力会持续将行星拉向自身。这呈现出来的情况,就是行星的轨道变得越来越小。比如说,对于一颗紧挨着恒星的热木星而言,要是它的公转周期少于10天,那么它会在几百万年的时间内进入恒星的大气层。

2025年4月,有一篇发表于《天体物理学杂志》的文章,在这篇文章中,研究人员借助JWST望远镜对这颗恒星展开了详细观测,凭借JWST在红外波段具备的强大探测能力,人们在此次观测中找到了恒星吞噬行星的关键证据,那么真相是这样的吗?

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研究人员经过分析认为,被吞噬的行星应是气态巨行星,其质量在10倍木星质量以内,最少与海王星质量相当。它先前的轨道与恒星十分接近,或许和水星离太阳的距离差不多,甚至更近。几百万年来,受恒星引力拉扯,该行星与恒星的距离不断拉近,最终被恒星吞噬。在最后的溅落过程中,行星用力地砸向恒星表面,大量恒星外层大气被抛射出去,在之后一到两年里,在恒星周围形成了一圈尘埃带。

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这项研究揭示了行星吞噬事件的复杂物理过程,这一研究还让我们了解到,哪怕是小质量的主序星,它也存在通过动力学过程吞噬行星的可能性。

2、比邻星异常耀斑

比邻星是除太阳外距离我们最近的一颗恒星,我们对它很熟悉 ,人们对它感兴趣 ,除了距离近 ,还因为在它宜居带内有一颗岩质的类地行星——比邻星b(Proxima b) ,不过它虽在宜居带内 ,但因为比邻星是一颗红矮星(M型) ,所以它的宜居带距离恒星非常近 。比邻星b与比邻星之间的距离,还不到0.05个天文单位,大概仅仅是水星到太阳距离的1/8 。

除此之外,红矮星是小个子恒星,其内部结构决定它们脾气暴躁。红矮星和太阳这种黄矮星不同,红矮星内部几乎全是对流层。完全对流带来的后果是,红矮星磁场更容易穿透恒星表面形成复杂磁环结构,这导致红矮星表面经常出现耀斑等剧烈活动。

比邻星的耀斑到底有多猛呢?2025年3月,有一篇文章发表于《天体物理学杂志》,在这篇文章中,研究人员借助阿塔卡马大型射电望远镜阵列,也就是ALMA,首次对比邻星的耀斑开展了毫米波段的观测。

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先前人们对于恒星耀斑的认识,多数是借助对太阳耀斑的研究。太阳离我们较近,人们一般在可见光以及X射线波段开展观测。然而比邻星距我们极为遥远,常规的观测方式很难看清耀斑的具体细节。那要怎样才能看得更清楚呢?天文学家想到,可以通过射电望远镜干涉阵列的方式变相提高分辨率,毫米波的射电波段能反映出一些除黑体辐射外的情况,这或许有助于了解耀斑产生的深层机制,于是天文学家选择阿塔卡马大型射电望远镜阵列对比邻星进行了50个小时的观测。

真是“不看不知道,一看吓一跳”,观测结果显示,在短短2天时间里,比邻星出现了463次耀斑爆发,其中最猛的一次,亮度直接飙升了1000倍,虽然持续时间只有短短16秒,但它释放的能量与一次太阳的中等耀斑相当,要知道,比邻星的质量只有太阳的1/10 。

值得注意的是,先前我们只是推测红矮星表面活动剧烈,而这次,毫米波段出现大量“小耀斑”,这让我们首次意识到,比邻星一直在以这种隐蔽方式“偷偷”向外释放能量。若毫米波耀斑与高能紫外线有关,那么这意味着先前我们可能大大低估了比邻星b所接收的恒星辐射 。若没有超强的磁场和浓厚的大气层,在如此频繁的耀斑轰击下,比邻星b的大气可能会被彻底剥离,其整个地表会暴露在恒星的致命辐射中,这对任何形式的生命都不是好消息 。

3、土星卫星暴增至274颗

前些年,木星的卫星数量在太阳系八大行星中排名第一,然而到了2019年,天文学家在土星周围一下子发现了20颗卫星,自此土星超过木星,成为太阳系中卫星数量最多的行星,从那以后,土星的卫星数量持续上升。就在2025年3月11日这个上个月,国际天文学联合会小行星中心再次公布了128颗新的土星卫星数据。至此,土星的卫星数量暴增至274颗,彻底超过了木星,甚至比其他所有行星卫星的总和还要多。

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土星为何拥有如此众多的卫星?科学家对这些新增卫星进行了轨道分析,之后似乎有了些线索。

这批新发现的卫星轨道全都不规则,有些卫星的自转方向和土星相同,不过更多卫星的自转方向与土星相反,并且这些新卫星的轨道不像土星环以及大个子卫星那样趋于一个平面,而是东倒西歪、非常分散,而且这些卫星的轨道距离土星普遍较远,差不多是大卫星的50倍 。

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于是科学家进行推测,这些小卫星存在两种情况,一种情况是土星后来捕获了它们,另一种情况是这里曾经发生过碰撞,而这些卫星实际上是碰撞后的残骸 。

经过进一步分析,科学家有了新发现,这些小卫星大多极为年轻,年龄普遍不到1亿岁,并且这和土星环的年龄相当接近,所以人们不禁会问,它们之间是否存在某种联系 ?

Ryan M. Lau、Jacob E. Jencson等人,利用詹姆斯·韦布空间望远镜发现了一颗吞噬行星的主序星,相关研究成果发表于《天体物理学杂志》2025年第983卷第2期第87页 。

基安娜·伯顿,梅雷迪思·A·麦格雷戈等人,《比邻星观测活动——来自阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵对毫米级耀斑发生率的首次限制》,《天体物理学杂志》,982(1),43,(2025)

爱德华·阿什顿,布雷特·格拉德曼,迈克·亚历山德森,让 - 马克·佩蒂特。发现128颗新的土星不规则卫星。《美国天文学会研究通讯》。第9卷第3期。第57页。(2025年)

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