近三分之一的恒星可能包含像地球这样的行星的残骸

近年来，天文学家已经开发出了以极高的精度测量恒星金属含量的技术。凭借这种能力，天文学家已经检查了兄弟星，以了解它们的金属丰度有何不同。其中一些同生星的金属性存在明显差异。

新的研究表明，恒星吞噬岩石行星是罪魁祸首。

同生星诞生于同一个巨型分子云 （GMC） 中，尽管它们彼此之间不一定处于二元关系中。预计这些恒星具有非常相似的金属丰度，尽管没有 GMC 是完全均匀的，并且在一起形成的恒星中微小的差异很常见。但是当差异明显时，肯定有其他解释。

名为”超短周期行星毁灭对类太阳恒星的金属污染“表明岩石行星是这些差异的根源。作者分别是来自西北大学和康奈尔大学的 Christopher E. O'Connor 和 Dong Lai。该研究在预印本服务器 arxiv.org 上进行，并已提交给 AAS 期刊。

作者写道：“对同生恒星对（具有共同起源的恒星）之间的化学成分的详细研究揭示了难熔元素之间出乎意料的巨大丰度差异。

作者将此称为污染，因为白矮星中发生了类似的事情。这种污染的来源是富含金属的岩石行星。

超短周期（USP） 系外行星非常紧密地围绕它们的恒星运行，通常只需几个小时即可完成一个轨道。它们的成分与地球相似，并且很少超过两个地球半径。他们的起源尚不清楚。它们可能在更远的地方形成，然后迁移到更靠近它们的恒星的地方，或者它们可能是由于恒星辐射而失去大气层的更大行星的残骸。

USP 行星不是很常见。只有大约 0.5% 的类太阳恒星拥有它们。它们非常热，所以它们的表面被熔化了，它们被潮汐锁定在恒星上。

虽然不常见，但它们可能会大量形成，然后被它们的星星吞噬。

“短周期系外行星可能容易受到潮汐干扰和被宿主恒星吞噬的影响，”作者写道。研究表明，3% 到 30% 的同生主序类太阳 （FGK） 恒星已经吞没了 1 到 10 个地球质量的岩石行星。

这种情况有很多种可能发生。“行星系统中可能存在多种形式的剧烈动力学演化，每一种都可能将一颗行星注入恒星，”O'Connor 和 Lai 写道。然而，有证据表明，最多只有大约 2% 的单个 FGK 恒星被所有暴力机制共同污染。

天文学家提出了恒星可以吞噬 USP 行星的三种主要情况。

一种称为高偏心率 （high-e） 迁移。在这种情况下，原始 USP 变得非常接近其恒星并具有很高的偏心率。由于它靠近恒星及其引力，这颗行星迅速失去了偏心率并采用圆形轨道。

第三种情况是倾斜驱动的迁移。在这种情况下，USP 的伴星激发了 USP 的倾斜度，并将其捕获在长期自旋轨道共振.USP 迅速向其恒星迁移，但当 USP 逃离共振时，迁移结束。

作者开发了一个模型来预测形成的 USP 数量以及它们被吞噬所需的时间。他们的模型可以再现在类太阳恒星周围观测到的低 USP 出现率及其受污染的金属丰度。他们的结果有利于低 e 迁移情景，其中 USP 是紧凑的多行星系统的一部分。

“我们发现 USP 吞噬是低辐射迁移情景的自然结果。因此，USP 与类太阳恒星中被吞没的岩石行星之间的联系似乎是合理的，“他们写道。

他们的结果表明，USP 在形成后 0.1 到 1 GB 之间会被吞没。如果这种吞噬是类太阳恒星的主要污染源，那么作者说，污染与紧凑的多行星系统之间存在相关性。

“大约 5-10% 的受污染恒星应该有一个质量 ≳ 5M⊕周期 ~ 4-12 天的凌日行星，”他们解释说。

他们还预测了相反的情况：USP 的发生和污染之间应该存在反相关。

作者指出了有关其结果的一些注意事项。

金属性污染的特征会随着时间的推移而消失。金属可以沉降到恒星中，使信号消失。根据这种方法的效果，这可能意味着我们对有多少恒星被污染的理解是不准确的。这可能意味着超过 30% 的类似太阳的恒星受到污染。

第二个警告是，更猛烈的机制可能会将行星注入它们的恒星。行星间的散射可能会使行星陷入吞噬，尤其是岩石超级地球。然而，作者解释说，“我们发现只有 ~ 1% 的恒星会因超级地球的暴力破坏而受到污染，尽管它们作为系外行星无处不在。

他们最后的警告是热木星（HJs）。这些气态巨行星的轨道非常靠近它们的恒星。天文学家认为，HJ 在其恒星的主序生命周期中被吞噬摧毁。HJ 的发生率也与类太阳恒星周围的 USP 相似。问他们是否会导致观察到的金属性污染，这是一个公平的问题。

作者说，高偏心率迁移有可能将 HJ 推向恒星吞噬。然而，他们也指出，有充分的理由怀疑这一点。“同样，被吞噬的 HJ 可能不会产生与岩石行星类似的化学特征：HJ 的质量和块金属性差异很大，”他们写道。HJ 中的所有氢和氦也可以稀释多余的金属。此外，HJ 的潮汐破坏可能不会直接导致吞噬。传质可能会将 HJ 降低为由原始核心和残余大气组成的超级地球残余物。

根据 O'Connor 和 Lai 的说法，在我们了解 HJ 如何导致恒星污染之前，还需要进行更多的研究。

他们的结果还表明，主序星在其主序中只能形成一个 USP，因此只能吞噬一个。在一个紧凑的系统中，只有最内层的行星才能遭受足够的潮汐衰减，从而成为 USP。

在他们的结论中，作者写道，承载 USP 的恒星应该具有与银河系场恒星相似的年龄和运动学，并且应该很少显示出先前行星吞噬的迹象。他们还得出结论，受污染的 FGK 恒星应该拥有紧凑的多行星系统。

本文最初由今日宇宙.阅读原创文章.

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