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(shí)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(xué)(University of Warwick)的一項(xiàng)新研究，一些行星可能能夠逃脫這種命運(yùn)。

當(dāng)一顆恒星死亡時(shí)，它的哪一顆行星最有可能存活？事實(shí)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(yùn)。這是英國華威大學(xué)天體物理學(xué)家的一項(xiàng)新研究的結(jié)論，他們在2019年5月1日的“皇家天文學(xué)會月報(bào)”上發(fā)表了他們的研究結(jié)果。

科學(xué)家們將他們的研究描述為“系外行星的生存指南”，概述了當(dāng)它們的宿主恒星死亡后，首先變成一個(gè)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(shí)，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(yù)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(yùn)，這取決于不同的因素。這項(xiàng)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(gè)專門研究白矮星和行星之間的潮汐效應(yīng)（引力效應(yīng)）的論文之一。在接下來的幾年里，當(dāng)更多的巖石天體可能在白矮星附近被發(fā)現(xiàn)時(shí)，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(zāi)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(xué)家的計(jì)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(gè)半徑內(nèi)，一個(gè)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(gè)物體向另一個(gè)物體的質(zhì)心拉伸，并使之遠(yuǎn)離另一個(gè)物體的質(zhì)心。把一個(gè)星球伸展得足夠長，整個(gè)世界就會分崩離析。當(dāng)恒星塌縮到白矮星階段并最終變成一個(gè)極其密集的物體時(shí)，圍繞恒星運(yùn)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(xué)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(gè)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(gè)較小的低粘度天體的例子。這項(xiàng)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(jī)會，因?yàn)橹挥挟?dāng)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(shí)，它們才會被恒星吞食。但這類行星更難計(jì)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(gè)方面是復(fù)雜的，但只處理在整個(gè)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(jì)算起來要復(fù)雜得多，但我們也在調(diào)查這樣做的可行性。”

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(gè)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(shí)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(xué)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(xué)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(diǎn)集中在這個(gè)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?！?/p>

有趣的是，首次發(fā)現(xiàn)的系外行星是圍繞脈沖星運(yùn)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(yùn)行的系外行星，命名為PSR 1257 12A、PSR 1257 12B和PSR 1257 12C。天文學(xué)家感到驚訝的是，當(dāng)時(shí)人們只認(rèn)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(jì)為140萬個(gè)地球質(zhì)量，但非常小，半徑大約只有10公里寬。它是在兩個(gè)白矮星合并的過程中，由一個(gè)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(shí)。

發(fā)現(xiàn)和研究更多仍然圍繞白矮星運(yùn)行的系外行星，也將幫助科學(xué)家更好地理解數(shù)十億年后地球可能發(fā)生的事情，屆時(shí)我們的太陽將達(dá)到生命的盡頭，并轉(zhuǎn)變?yōu)榘装恰?/p>

科學(xué)家們現(xiàn)在有了一個(gè)更好的概念，那就是當(dāng)恒星凝結(jié)成白矮星時(shí)，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?xì)w結(jié)于質(zhì)量和距離，這項(xiàng)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(yùn)等待著我們自己的地球。