一份新的“系外行星生存指南”概述了不同類型的行星在宿主恒星死亡時的表現(xiàn)。它表明，最小的巖石世界最有可能逃脫毀滅。
一顆行星被它垂死的恒星的引力所摧毀，這顆恒星正在變成白矮星。然而，根據(jù)華威大學(University of Warwick)的一項新研究，一些行星可能能夠逃脫這種命運。
當一顆恒星死亡時，它的哪一顆行星最有可能存活？事實證明，最小、密度最大的巖石行星最有可能逃脫破碎，變得火熱的命運。這是英國華威大學天體物理學家的一項新研究的結(jié)論，他們在2019年5月1日的“皇家天文學會月報”上發(fā)表了他們的研究結(jié)果。
科學家們將他們的研究描述為“系外行星的生存指南”，概述了當它們的宿主恒星死亡后，首先變成一個紅巨星，然后變成白矮星（這是曾經(jīng)活躍的恒星的熾熱、燒焦的核心）時，不同類型的行星會有怎樣的表現(xiàn)。質(zhì)量足夠大的恒星最終會以超新星的形式爆炸，將其外層炸入太空。正如人們所預料的那樣，許多行星在從普通恒星到白矮星的過渡過程中會被摧毀，但有些行星將能夠逃脫它們的厄運，這取決于不同的因素。這項新研究的主要作者迪米特里·維拉斯(Dimitri Veras)表示：“這篇論文是第一個專門研究白矮星和行星之間的潮汐效應（引力效應）的論文之一。在接下來的幾年里，當更多的巖石天體可能在白矮星附近被發(fā)現(xiàn)時，這種類型的建模將具有越來越大的相關(guān)性?！?/p>
那么，哪些行星最有可能被毀滅呢？
關(guān)于白矮星周圍的塵埃環(huán)的想象圖，這是在白矮星的災難性死亡過程中被潮汐力量撕裂的行星的所有殘余物。
根據(jù)這些天文學家的計算，最脆弱的行星將是那些移動到恒星的“破壞半徑”中的行星，在這個半徑內(nèi)，一個物體僅靠自己的引力就可以被潮汐力分解。潮汐力是引力，它們將一個物體向另一個物體的質(zhì)心拉伸，并使之遠離另一個物體的質(zhì)心。把一個星球伸展得足夠長，整個世界就會分崩離析。當恒星塌縮到白矮星階段并最終變成一個極其密集的物體時，圍繞恒星運行的行星將會受到潮汐力的影響。這些力還可以將行星移動到全新的軌道上，一些行星被拉入離恒星更近的地方，而另一些則向外推。
這些天文學家發(fā)現(xiàn)，質(zhì)量較大的行星比質(zhì)量較小的行星被破壞的幾率更大。然而，對于較小的行星來說，一個關(guān)鍵的因素似乎是粘度：行星的身體構(gòu)成中的流動的容易性或阻力。土星的衛(wèi)星土衛(wèi)二(Enceladus)，它有次表層海洋和外部冰殼，就是一個較小的低粘度天體的例子。這項新的研究表明，即使是地球大小、低粘度的行星也很容易被這顆垂死的恒星吞沒。
具有致密核心的高粘度外部行星則是另一回事。他們將有更好的生存機會，因為只有當他們居住在白矮星中心和其破壞半徑之間距離的兩倍范圍內(nèi)時，它們才會被恒星吞食。但這類行星更難計算出它們的生存潛力。正如維拉斯所解釋的：“我們的研究，雖然在幾個方面是復雜的，但只處理在整個過程中結(jié)構(gòu)一致的同質(zhì)巖石行星。像地球這樣的多層行星，計算起來要復雜得多，但我們也在調(diào)查這樣做的可行性。”
這項新的研究表明，體積小、巖石多、密度高的系外行星最有可能在恒星死亡后存活下來
因此，一顆行星的質(zhì)量和它與恒星的距離是決定它能否在恒星劇烈轉(zhuǎn)變?yōu)榘装堑那闆r下存活下來的關(guān)鍵因素。但是，總有一個安全的距離。一般來說，一顆密度高、巖石多且均勻的行星，位于白矮星的附近，大約是水星和太陽之間三分之一的距離，保證不會在恒星坍塌時被潮汐力吞沒。
了解什么類型的行星可以存活，以及它們可能的位置，可以幫助天文學家尋找仍然存在于白矮星周圍的行星。正如維拉斯所說：“我們的研究促使天文學家尋找接近白矮星毀滅半徑的巖石行星。到目前為止，觀測的重點集中在這個內(nèi)部區(qū)域，但我們的研究表明，巖石行星可以在潮汐與白矮星的相互作用中存活下來，其方式是將行星稍微向外推。”
有趣的是，首次發(fā)現(xiàn)的系外行星是圍繞脈沖星運行的，脈沖星是一種更極端的死亡恒星，稱為中子星(發(fā)生了超新星爆炸的恒星的坍塌核心)。1992年和1994年，發(fā)現(xiàn)了三顆圍繞脈沖星PSR B1257 12運行的系外行星，命名為PSR 1257 12A、PSR 1257 12B和PSR 1257 12C。天文學家感到驚訝的是，當時人們只認為主序恒星可以容納行星。
著名的白矮星天狼星B，雖然它很小，但它的質(zhì)量是我們太陽的98%！
PSR B1257 12是一種中子星，自轉(zhuǎn)周期為6.22毫秒。它的質(zhì)量估計為140萬個地球質(zhì)量，但非常小，半徑大約只有10公里寬。它是在兩個白矮星合并的過程中，由一個白矮星轉(zhuǎn)變成一顆快速旋轉(zhuǎn)的中子星而形成的。然而，脈沖星行星似乎比白矮星少得多，但到目前為止只有四顆被證實。
發(fā)現(xiàn)和研究更多仍然圍繞白矮星運行的系外行星，也將幫助科學家更好地理解數(shù)十億年后地球可能發(fā)生的事情，屆時我們的太陽將達到生命的盡頭，并轉(zhuǎn)變?yōu)榘装恰?/p>
科學家們現(xiàn)在有了一個更好的概念，那就是當恒星凝結(jié)成白矮星時，什么樣的行星最有可能在它們的恒星死亡后存活下來。這一切都歸結(jié)于質(zhì)量和距離，這項新的研究也提供了線索，說明在我們自己的太陽死后，什么樣的命運等待著我們自己的地球。
