围绕着附近一颗恒星的三个注定要灭亡的世界揭示了地球自己的命运

根据新的研究，我们可以开始为大约57光年外的一颗类太阳恒星周围的四颗系外行星写悼词。但不要着急;在这颗恒星成为红巨星并开始吞噬它们之前，我们还有大约10亿年的时间。

这颗恒星是Rho Coronae Borealis，一颗像太阳一样的黄矮星。它位于北极冕星座，其质量、半径和光度几乎与太阳相同。

但是，在太阳大约有50亿年的历史的地方，RCB是这个数字的两倍，这意味着它的红巨星阶段正在逼近，至少在天体物理学方面是这样。

一篇新论文发表在《纽约时报》上天体物理学杂志展示了这些结果，并提出了一些问题，即当恒星成为红巨星时，恒星宜居带中的系外行星会发生什么。

这篇论文是”Rho CrB 系统内的行星吞噬预后“，唯一作者是加州大学河滨分校地球与行星科学系的Stephen R. Kane。

凯恩写道：“主序星演化后可能导致行星系统结构发生戏剧性的、有时甚至是创伤性的改变，例如行星的潮汐破坏和宿主恒星的吞噬。

Rho Coronae Borealis既古老又明亮，使其“......一个特别有趣的高级主序列进化案例，“凯恩说。不仅因为它与太阳相似并且易于观测，还因为它拥有四颗系外行星。

凯恩使用恒星演化模型试图确定Rho Coronae Borealis的未来，以及其行星的未来。在1到15亿年后，这颗恒星将离开主序星，成为一颗红巨星。

红巨星可以膨胀到史诗般的程度，有些可以膨胀到十亿公里的直径。当我们的太阳变成十亿年一时，它臃肿的形式可能会吞噬或至少摧毁所有的内行星。

Rho CrB 也不例外。

它有四颗已知的系外行星，分别命名为 Rho Coronae Borealis b、c、d 和 e。它们是按照发现的顺序命名的，而不是与恒星的距离。最危险的三颗行星是e、b和c，它们是离恒星最近的行星。

这四颗行星的质量范围从超级地球到木星。它们都比地球离太阳更近，最里面的两颗行星比比地球更接近它们的恒星汞是太阳。他们被紧紧地挤在太阳系的内部，这就是他们的厄运。

研究表明，e、b 和 c 处于最差的位置。Rho CrB可以完全吞噬这三颗行星。

膨胀的恒星吞噬行星可能会产生不同的结果，具体取决于系统的整体架构。行星可能需要几十年的时间才能向恒星螺旋。在途中，它们可能会被蒸发破坏。当它们达到罗氏极限时，它们也会被潮汐破坏。在这种情况下，它们会增加恒星的体积，帮助它进一步膨胀。

对于子木星质量在3到5天文单位之间的行星，根据一些研究，它们的命运是密封的。无处可逃。但对于其他人来说，尽管情况严峻，但可能还有一条出路。

有时，科学模型显示，随着恒星膨胀，行星开始以不同的方式相互引力相互作用。随着恒星的膨胀，它的质量也在下降，因为它继续融合物质。这会在系统中产生潮汐效应，在某些情况下，它可以驱使行星进入平均运动共振，并将它们驱离恒星更远。所以，有一条潜在的逃生路线。不过，很难提前确定到底会发生什么。

但是，如果其中一些确实幸存下来，研究人员认为它们可以在恒星离开红巨星分支（RGB）时幸存下来。当恒星进入渐近巨分支（AGB）阶段时，它们甚至可能幸存下来。

AGB相位与RGB相位相似，但RGB恒星的核心和外壳的化学成分略有不同。但是这颗恒星的细节对行星的命运并不那么重要。

对于一些行星来说，有一条可能的逃生路线，但可以拯救行星的潮汐相互作用也可能对它起作用。相互作用也可以驱使行星向内朝向恒星，从而更早地消亡。研究人员正在积极尝试通过观察离开主序的恒星来了解所有这些过程。

为了了解Rho CrB系统中可能发生的情况，Kane绘制了这颗恒星未来的质量，光度和半径。

凯恩还绘制了这颗恒星将经历的变化以及四颗系外行星的位置。这使行星面临的危险得到了明显的缓解。

那么，当涉及到Rho CrB及其行星的细节时，模型和模拟可以提供多少细节呢？

“虽然所有的行星都会进入Rho CrB的恒星大气层，但它们各自的预测差异很大，”凯恩解释说。

行星e，最里面的行星，很可能是类地行星。它将是第一个离开的，并且可能会随着恒星深深地吞噬它而蒸发。它的消亡可能很快。

行星b是所有四颗行星中质量最大的，质量接近地球350。它比木星的质量更大，当它进入恒星膨胀的大气层时，阻力将导致它螺旋上升。它的命运是潮汐破坏，因为它根本无法坚持下去。

行星b的命运可以影响行星c的命运。如果行星b的物质使恒星膨胀到足够多，那可能会加速行星c的吞噬。同样的恒星膨胀和径向膨胀也可能加速行星d的吞噬，所有这些都是在恒星离开其RGB相位之前完成的。

行星c和d的质量都与海王星差不多，当它们向恒星旋转时，它们可能会因蒸发而失去质量。

不幸的是，建模没有考虑轨道动力学。但有可能有一个星球可以逃脱所有这些混乱。行星d是有机会逃脱的孤独世界。

“我们的模型进一步不包括轨道动力学的影响，这有可能导致行星d进一步向外迁移，并可能逃脱吞噬，”凯恩写道。如果是这样，它就有机会存活更长的时间，可能是在新建立的宜居区。

这是可能的，但在这种情况下不太可能。“由于Rho CrB的内行星在AGB阶段之前被吞没，因此在恒星质量损失期间和之后，轨道动力学不太可能在系统中发挥重要作用，”他写道。

没有办法确定这个系统中会发生什么。但天体物理学家正忙于观察其他太阳系以寻找线索。到目前为止，没有太多可观察到的吞噬证据，但这并不意味着它没有发生。

“到目前为止，行星吞噬特征的观测证据仍然相对稀少，这表明吞噬场景比预期的更罕见，或者特征检测比预期的更具挑战性，”该论文指出。

目前，Rho CrB的详细细节可能超出了我们的观测范围，也超出了我们的模拟和模型的范围。但不可否认的是，潜在的灾难性后果。

“恒星在主序带上的进展，膨胀成巨星，然后最终收缩成白矮星，对轨道行星产生了深远的影响，”凯恩写道。

“考虑到四颗已知行星的质量和半长轴，我们预测行星e将在恒星大气中蒸发，行星b将螺旋上升并被潮汐破坏，可能会进一步膨胀恒星，行星c将在恒星大气中蒸发。

D行星的命运不太确定，但它也可能被摧毁。它可能会在AGB阶段结束时在恒星内蒸发。

宜居带内可能还有其他行星尚未被发现。如果有的话，它们可以在RGB/AGB阶段在HZ内缘内侧的恒星演化中幸存下来。但在那之后，这颗恒星将是一颗白矮星。这些行星，如果它们存在的话，届时将远远超出新的HZ。

了解太阳系在恒星离开主序时会发生什么的部分原因在于准确了解它们的行星种群。遥远轨道上的巨型行星可以影响内系统行星的命运，可能会改变它们的轨道并将它们移动到更安全的距离。

这些类型的行星很难用凌日法探测到，但未来改进的径向速度测量可能会发现更多的行星。

这项研究特别有趣，因为我们自己太阳将成为红巨星，最终是一颗白矮星。我们的家会怎样？

目前尚不清楚，但地球正处于危险之中。它可能被摧毁，也可能进一步向外迁移。无论哪种方式，我们的太阳系看起来都不会一样。

幸运的是，它的未来太遥远了，这对我们来说只是一种好奇心。

本文最初由今日宇宙.阅读原文.

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