宇宙双胞胎研究称行星同类相食现象很常见

行星系统有多稳定?地球及其七个兄弟姐妹是否会始终继续其稳定的天体路径，或者有一天我们可能会被随机地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，但一旦添加第三个天体(更不用说第四个、第五个或第一百个)，动力学就会变得更加复杂。出现不可预测的不稳定性，物体可能会随机弹射到太空或落入其主恒星中。

所谓的“三体问题”几个世纪以来一直困扰着科学家(最近成为畅销科幻小说系列和Netflix新改编的前提)。理解这一现象的一个障碍是，我们对这种灾难性不稳定现象的发生有多么普遍知之甚少。

在《自然》杂志上发表的一项新研究中，我们和我们的同事对这个问题做出了一些解释。在对附近恒星的调查中，我们发现多达十分之一的恒星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。

研究双胞胎

我们的研究发现，样本中至少8%的恒星对显示出化学异常，表明其中一颗恒星吞噬了曾经绕其运行的行星物质。

为了检测这种微妙的信号，我们必须排除对这些化学模式的其他可能的解释。因此，我们专注于“双星”，众所周知，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，就像社会学或医学研究有时使用双胞胎研究一样。

该结果来自作者之一(丁)在美国发起的一项名为C3PO的双星调查，刘等人后来也加入了这项调查。

我们的团队从91对双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，一些恒星与其双胞胎不同，表现出独特的化学模式，与碳和氧等其他元素相比，铁、镍和钛等某些元素的含量更高。这些差异表明有力的证据表明这颗恒星已经吞噬了一颗行星。

不稳定现象可能出乎意料地普遍

如果一颗主恒星吞没了行星系统的一个或多个成员，则表明该系统的动力学必定发生了一些不稳定。

模拟表明，这种不稳定性可能在行星系统的早期(前一亿年左右)中很常见。然而，在我们观察到的数十亿年历史的恒星中，我们无法检测到早期被吞噬的行星的任何痕迹。

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。

这一发现并不完全出乎意料。研究行星动力学的理论家，包括我们的合著者伯特伦·比奇(BertramBitsch)，已经注意到许多行星系统是不稳定的，特别是在拥有一种被称为“超级地球”的行星的系统中，这种行星比地球大一些，但小得多。比木星这样的巨人还要多。

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

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性是理所当然的，但在整个宇宙中这可能并不正常。

我们的研究并不表明我们可能会在太阳系中看到这种不稳定性。然而，即使有了新的结果，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，这样的研究提醒我们，地球上生命繁衍生息的微妙平衡，以及我们宇宙家园潜在的脆弱性。

更多信息：FanLiu等人，至少有一打恒星显示出行星吞噬