宇宙“霸凌”行為：大的恒星是如何掠奪行星的？

圖：船底星云中的恒星誕生區(qū)——NGC3324區(qū)域或許存在行星掠奪現(xiàn)象。

文章來源自《對(duì)話》欄目，經(jīng)授權(quán)發(fā)布于“Space“網(wǎng)站的《專家之聲》欄目。

理查德.帕克在謝菲爾德大學(xué)天文學(xué)院演講稿

我們的太陽在銀河系中并不孤獨(dú)。在她四光年之外便有一顆距離最近的恒星，并且她還有自己的行星陪伴。但是，情況并不總是這樣。我們經(jīng)常忽視了對(duì)年輕恒星的觀測(cè)。這些年輕恒星位于恒星“培育室“中，與其他”兄弟姐妹“們相互依偎。

這些恒星培育室非常擁擠，一塊像太陽系般大小的空間中便聚集了成百上千個(gè)恒星。這些恒星通過頻繁快速的能量交換進(jìn)行劇烈互動(dòng)。幾百萬年后，這些恒星群消失了，越來越多的恒星誕生于銀河系中。

皇家天文學(xué)會(huì)月報(bào)刊發(fā)的最新研究成果展示了恒星培育室中的大型恒星掠奪行星的方式及信號(hào)。

當(dāng)年輕恒星誕生后不久，圍繞其運(yùn)行的行星系統(tǒng)便會(huì)形成。30年來，我們已經(jīng)擁有了關(guān)于這一現(xiàn)象的間接證據(jù)，那就是年輕恒星的光線發(fā)射出出人意料的紅外輻射，而這一輻射一般來源于圍繞恒星運(yùn)行的小型塵埃物質(zhì)（約100厘米）。這些塵埃物質(zhì)則最終形成了行星。

2014年年末，智利沙漠中的阿塔卡馬毫米級(jí)大口徑天文望遠(yuǎn)鏡首次拍攝到行星誕生區(qū)域的圖片，顛覆了研究恒星與行星誕生的領(lǐng)域。阿塔卡馬望遠(yuǎn)鏡拍攝到的首張圖片及其隨后的圖片都非常壯觀，許多形成行星的圓盤狀結(jié)構(gòu)已經(jīng)完全成型，就像木星那樣。

圖：阿塔卡馬拍攝下的行星形態(tài)的高清圖像

恒星誕生后便會(huì)快速形成行星，盡管在此階段，恒星仍然與其他同類恒星相互碰撞互動(dòng)。由于行星形成的非?？欤虼?，它們非常容易受到周圍擁擠的環(huán)境影響。它們會(huì)通過多種方式改變它們的運(yùn)行軌跡。

流浪行星

有時(shí)，行星與其主恒星的距離變化會(huì)很大，從而經(jīng)常會(huì)改變它們的運(yùn)行軌道形狀——常常會(huì)變得沒有那么圓（或者說更加怪異）。偶爾，會(huì)有行星掙脫其主恒星引力的束縛，成為恒星誕生區(qū)的流浪行星，不受任何恒星引力影響。

一小部分行星會(huì)被其他恒星捕捉，從而成為其他恒星的行星，不再繞著它誕生時(shí)的恒星運(yùn)行。還有一些行星則會(huì)省略掉流浪行星的階段，直接被其他恒星掠奪，從而改變其原先的運(yùn)行軌道。

在研究大行星掠奪過程中，我們發(fā)現(xiàn)，誕生于最擁擠的恒星誕生區(qū)域的行星非常容易被其他質(zhì)量遠(yuǎn)大于太陽的恒星掠奪或捕獲。恒星的質(zhì)量變化幅度很大，我們的太陽有一些與眾不同，那就是，太陽的質(zhì)量差不多是宇宙中大型恒星平均質(zhì)量的兩倍。不過，仍有一些恒星質(zhì)量更大，而那些OB型的恒星則是銀河系或其他星系中的主要光源。

野獸

這些大型恒星盡管非常亮，但是恒星壽命遠(yuǎn)比太陽短，有些恒星甚至只能存活幾百萬年（不是幾十億年）。因此，我們無法探測(cè)到其行星。

然而在2021年，斯德哥爾摩大學(xué)的研究人員領(lǐng)銜的“野獸“型地外恒星研究項(xiàng)目發(fā)現(xiàn)了兩顆顆特殊的行星。其中一顆顆行星繞一個(gè)質(zhì)量約為太陽十倍的恒星運(yùn)行，其運(yùn)行距離大約是地球-太陽距離的550倍，另一顆行星則是繞著一個(gè)質(zhì)量是太陽質(zhì)量9倍的恒星運(yùn)行，其運(yùn)行距離大約是地球-太陽距離的290倍。

“野獸“恒星研究聯(lián)合團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，這些行星在銀河系中的Sco Cen 恒星形成區(qū)內(nèi)繞恒星運(yùn)行?？茖W(xué)家近期正對(duì)銀河系中的這一區(qū)域重點(diǎn)挖掘。關(guān)于這些大型行星，科學(xué)家認(rèn)為，它們就像太陽系中的大型氣態(tài)行星，但是它們的質(zhì)量更大，并且規(guī)模遠(yuǎn)超太陽系中的大行星，因?yàn)閮H僅其中一個(gè)行星的規(guī)模就抵得上我們整個(gè)的行星系統(tǒng)。

然而，大型恒星會(huì)釋放大量紫外線輻射，這些輻射會(huì)將像木星或土星這樣的氣態(tài)行星形成的必要?dú)怏w蒸發(fā)掉，因此，這些大型行星會(huì)有怎樣的命運(yùn)呢？

通過前期的研究工作，我們已經(jīng)了解到，在擁擠的恒星誕生區(qū)，行星會(huì)被其它恒星掠奪或捕獲，因此，我們進(jìn)一步研究了大型恒星捕獲這些行星的內(nèi)在動(dòng)力。

我們的最新解釋是，這些大型行星會(huì)由于行星掠奪而脫離它們?cè)瓉淼倪\(yùn)行軌道，也就是說，它們雖然在某一恒星誕生后形成，作為其行星，但是它們也會(huì)很容易被其他恒星捕獲。這些行星系統(tǒng)的運(yùn)行距離往往是非常廣闊且奇怪的，太陽-地球之間的運(yùn)行距離僅僅是其最小距離，它們的運(yùn)行軌道的形狀并不像太陽系中的行星軌道那樣的圓形狀。

或許，我們的行星系統(tǒng)中也有捕獲到的行星，例如難以捉摸的第九行星，但是，像木星和其他大型行星已確證是由在太陽系中形成的。

我們的電腦模擬預(yù)測(cè)了這些系統(tǒng)的出現(xiàn)頻率及行星軌道特征，如單一恒星或雙恒星誕生區(qū)域。未來研究也將揭示更多關(guān)于這些行星的信息，但是現(xiàn)在，我們還未產(chǎn)生其他令人振奮的地外科學(xué)發(fā)現(xiàn)。

BY: Richard Parker

FY: 秋

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