红巨星并非无情杀手，部分气态巨行星竟能死里逃生

探索宇宙奥秘 · 理性思考

恒星也有生老病死。

我们的太阳在几十亿年后，会变成一颗红巨星。

届时，它的体积会剧烈膨胀，吞没水星和金星。

地球的命运也悬而未决。

但那些像木星一样的气态巨行星呢？

它们会被恒星无情吞噬，还是能在这场浩劫中幸存？

科学家通过模拟发现，红巨星虽然强大，但并不能毁灭所有气态巨行星。

有些“硬汉”不仅活了下来，还围绕着死后的恒星——白矮星继续旋转。

恒星在生命的尽头，会经历剧烈的变化。

当主序星耗尽核心的氢燃料，它就会膨胀成红巨星。

在这个过程中，恒星会抛掉外层物质。

这会导致恒星质量大幅下降。

质量下降意味着引力减弱。

根据物理学定律，引力减弱会使得行星的轨道向外漂移。

这本该是行星逃离的好机会。

但是，恒星膨胀后的体积实在太大。

那些距离太近的行星，会被直接吞没。

即使没被吞没，巨大的潮汐力也会把行星撕碎。

高温更是能将岩石和气体蒸发殆尽。

这就是为什么我们以前很少在白矮星周围找到行星。

大家以为它们都死光了。

这表明，有些气态巨行星有着惊人的生存能力。

这项新研究的负责人是Alex Mauch-Soriano。

他们来自智利费德里科·圣玛丽亚技术大学。

团队并没有直接去望远镜里“碰运气”。

他们利用计算机模拟，合成了一大批白矮星系统。

他们想看看，到底有多少行星能活下来。

结果令人惊讶。

模拟显示，银河系中拥有亚恒星伴星的白矮星比例很低。

这个比例低于3%。

也就是说，绝大多数气态巨行星都死于恒星演化。

我们之所以观测得少，不是因为看不见。

而是因为它们真的不存在。

观测上的稀缺，反映了真实的生存惨状。

那些活下来的行星，确实是“万里挑一”的幸运儿。

既然是幸存者，肯定有它们的生存之道。

研究团队总结出了几个关键条件。

首先是白矮星的质量。

幸存行星围绕的白矮星，质量通常较小。

大概在0.53到0.66倍太阳质量之间。

这意味着它们的“前身”质量也不大。

其次是系统的年龄。

年轻的系统更有可能保留幸存者。

在1到60亿年的系统中，幸存率略高于3%。

最关键的还是距离。

太近了，会被红巨星吞掉。

太远了，引力束缚太弱，容易在质量损失过程中“跑丢”。

还有一个有趣的因素是“金属丰度”。

母恒星的金属含量越高，形成的行星通常越多。

这也增加了出现“硬汉”行星的概率。

此外，潮汐力的强弱也很重要。

如果恒星产生的潮汐力较弱，行星存活率会高出一倍。

反之，如果潮汐力太强，幸存的可能性微乎其微。

在这个领域，中国科学家也在贡献着独特的智慧。

我们国家拥有“郭守敬望远镜”（LAMOST）。

这是一架光谱获取率极高的望远镜。

它为白矮星的研究提供了海量的数据支持。

中国科学家利用这些数据，重点研究白矮星的“大气污染”。

白矮星本应是纯净的氢或氦大气。

如果发现里面有金属元素，那通常是它吞噬了行星碎屑的证据。

虽然这与寻找“完整幸存”的气态巨行星不同。

但这恰恰从另一个侧面，描绘了行星系统的末日图景。

他们就曾利用LAMOST数据，发现了大量被污染的白矮星。

这证明了行星物质在恒星演化过程中的普遍存在。

而这项新研究关注的是“幸存下来的个体”。

两者合在一起，才拼凑出了完整的恒星演化与行星命运图景。

未来，随着中国空间站巡天望远镜（CSST）的发射。

我们有望在白矮星周围发现更多的行星。

无论是幸存者还是残留的碎片，都将无处遁形。

这不仅有助于我们理解太阳系的未来。

也能让我们看清，宇宙中生命演化的艰难与顽强。