宇宙“双胞胎研究”发现，每12颗恒星中就有1颗可能吃掉了一颗行星

行星系统的稳定性如何？地球和它的七个兄弟姐妹会一直走在稳定的天体轨道上，还是有一天我们会被随机驱逐出我们的宇宙家园？

物理学家了解控制两个天体轨道的规则，但是一旦增加了第三个天体（更不用说第四个、第五个或第100个天体了），动力学就会变得更加复杂。出现不可预测的不稳定性，其中物体可能被随机抛射到太空中或落入其宿主恒星。

几个世纪以来，所谓的“三体问题”一直困扰着科学家（最近形成了一个畅销系列科幻小说和Netflix 新改编).理解它的一个障碍是，我们对这种灾难性不稳定的出现有多普遍知之甚少。

在一项新的研究中发表于自然界，我们和我们的同事已经对这个问题有所了解。在对附近恒星的调查中，我们发现多达十几对恒星中就有一对可能吞噬了一颗行星，这可能是因为行星在其轨道上发生了“摆动”并落入了恒星中。

研究双胞胎

我们的研究发现，在我们的样本中，至少有8%的恒星对显示出化学异常，表明一颗恒星吞噬了曾经围绕它的行星物质。

为了检测这种微妙的信号，我们不得不排除对这些化学模式的其他可能解释。因此，我们专注于“双子星”，已知它们是由相同的材料组合同时诞生的。

这种方法可以消除混杂因素，就像双胞胎研究有时用于社会学或医学研究一样。

结果来自对双子星的调查，名为C3PO型其中一位作者（Ting）在美国发起，Liu等人后来加入。

我们的团队从91对双子星中收集了精美的光谱数据样本，比过去进行的类似研究大很多倍。

我们发现一些恒星与它们的双胞胎不同，显示出独特的化学模式，与碳和氧等其他元素相比，某些元素（如铁，镍和钛）的含量更高。这些差异表明，这颗恒星吞噬了一颗行星。

不稳定可能出乎意料地普遍

如果一颗主星吞噬了行星系统的一个或多个成员，这表明该系统的动力学一定发生了一些不稳定性。

模拟表明，这种不稳定性在行星系统的早期生命中可能很常见——前1亿年左右。然而，在这个早期阶段被吞没的任何行星痕迹在我们观察到的数十亿年前的恒星中都是无法检测到的。

这表明我们看到的化学异常是由最近的不稳定性引起的，导致恒星消耗一些行星或行星物质。

这一启示并非完全出乎意料。研究行星动力学的理论家，包括我们的合著者伯特伦·比奇（Bertram Bitsch），已经注意到许多行星系统是不稳定的，特别是在具有一种称为“超级地球”的行星的系统中 - 比地球大一些，但比像这样的巨人小得多木星.

包括超级地球行星在内的系统可能特别不稳定。主星与其大质量行星之间的引力拉锯战可能会产生不稳定性。

微妙的平衡

我们的研究鼓励我们重新考虑我们在宇宙中的位置。虽然我们认为太阳系的稳定是理所当然的，但这在整个宇宙中可能并不正常。

我们的研究并不表明我们不太可能在我们自己的太阳系中看到这种不稳定性。然而，即使有了我们的新结果，重要的是要认识到行星吞噬和不稳定仍然只发生在少数情况下。

我们希望我们的研究能够激励更多的人研究行星系统及其与宿主恒星的关系。我们对多体系统动力学的理解仍然非常不完整。

当我们继续探索宇宙的奥秘时，像这样的研究提醒我们，让生命在地球上茁壮成长的微妙平衡以及我们宇宙家园的潜在脆弱性。

丁元森，天体物理学副教授，澳大利亚国立大学和刘凡，物理与天文学院研究员，莫纳什大学

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