華威大學(xué)一項(xiàng)新研究發(fā)現(xiàn)，體積小、富含高密度元素的行星最有可能在其主恒星死亡時(shí)避免被壓碎或吞噬，這項(xiàng)新研究發(fā)表在《皇家天文學(xué)會(huì)月刊》上。

華威天文和天體物理小組的天體物理學(xué)家們模擬了不同行星被潮汐力摧毀的可能性，當(dāng)主星變成白矮星時(shí)，已經(jīng)確定了決定它們能否避免毀滅的最重要因素。系外行星“生存指南”可以幫助天文學(xué)家定位白矮星周?chē)臐撛谙低庑行牵乱淮鼜?qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡正在研發(fā)中，以尋找它們。

大多數(shù)像我們太陽(yáng)這樣的恒星最終會(huì)耗盡燃料，收縮成白矮星。當(dāng)恒星爆炸時(shí)，一些軌道上的天體并沒(méi)有在大漩渦中被摧毀，當(dāng)恒星坍縮并變得超高密度時(shí)，它們的外層將受到潮汐力轉(zhuǎn)移。施加在任何軌道行星上的引力都將是巨大的，并有可能把它們拖進(jìn)新的軌道，甚至把系統(tǒng)推向更遠(yuǎn)的地方。通過(guò)模擬白矮星引力變化對(duì)軌道上巖石天體的影響，研究人員確定了最可能導(dǎo)致行星在恒星“毀滅半徑”內(nèi)移動(dòng)的因素；由于潮汐力的作用，一個(gè)物體僅靠自身引力結(jié)合在一起時(shí)與恒星之間的距離將會(huì)分解。

在破壞半徑內(nèi)，將形成一個(gè)由被破壞行星碎片組成的圓盤(pán)。盡管一顆行星的生存取決于許多因素，但模型顯示，行星的質(zhì)量越大，它通過(guò)潮汐相互作用被毀滅的可能性就越大。但是僅僅根據(jù)質(zhì)量并不能確定是否會(huì)毀滅，部分取決于粘度，粘度是一種抵抗變形的量度：低粘度外星球很容易被吞噬，即使它們位于距離白矮星中心和毀滅半徑不到5倍的地方。土星的衛(wèi)星土衛(wèi)二（通常被描述為一個(gè)“臟雪球”）是一個(gè)均勻低粘度行星的好例子。

高粘度的外地球只有在距離白矮星中心和毀滅半徑的兩倍以?xún)?nèi)時(shí)才容易被吞噬。這些行星將完全由一個(gè)由較重元素組成的致密內(nèi)核組成，其組成與沃里克大學(xué)(University of Warwick)另一組天文學(xué)家最近發(fā)現(xiàn)的“重金屬”行星類(lèi)似。那顆行星沒(méi)有被吞沒(méi)，因?yàn)樗托⌒行且粯有?。華威大學(xué)物理系的迪米特里·維拉斯博士說(shuō)：這篇論文是首次專(zhuān)門(mén)研究白矮星和行星之間潮汐效應(yīng)的論文之一。這種類(lèi)型的模型在未來(lái)幾年將有越來(lái)越大的相關(guān)性，屆時(shí)可能會(huì)在白矮星附近發(fā)現(xiàn)更多的巖石天體。

研究雖然在幾個(gè)方面都很復(fù)雜，但只研究了結(jié)構(gòu)一致的同質(zhì)巖質(zhì)行星。像地球這樣的多層行星，計(jì)算起來(lái)要復(fù)雜得多，但我們也在研究這樣做的可行性。離恒星的距離，就像行星的質(zhì)量一樣，與生存或吞噬有著很強(qiáng)的相關(guān)性。與恒星之間總會(huì)有一個(gè)安全距離，而這個(gè)安全距離取決于許多參數(shù)。一般來(lái)說(shuō)，一顆由巖石組成的同質(zhì)行星位于白矮星的一個(gè)位置，這個(gè)位置超過(guò)了水星和太陽(yáng)之間距離的三分之一，這就保證了它不會(huì)被潮汐力吞沒(méi)。

韋拉斯博士說(shuō)：我們的研究促使天文學(xué)家尋找離白矮星毀滅半徑很近，但就在毀滅半徑之外的巖石行星。到目前為止，觀測(cè)主要集中在這一內(nèi)部區(qū)域，但研究表明，巖石行星能夠在與白矮星的潮汐相互作用中幸存下來(lái)，而這種作用會(huì)將行星稍稍向外推。天文學(xué)家還應(yīng)該在已知碎片盤(pán)中尋找?guī)缀翁卣?，這些特征可能是位于破壞半徑之外行星引力擾動(dòng)的結(jié)果。在這種情況下，這些盤(pán)狀物可能是早期由小行星撞擊形成，這些小行星周期性地靠近并進(jìn)入白矮星的毀滅半徑。

博科園｜研究/來(lái)自：皇家天文學(xué)會(huì)

參考期刊《皇家天文學(xué)會(huì)月刊》

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