天文学家目睹恒星吞噬行星地球最终命运的可能预演

通过研究无数处于不同演化阶段的恒星，天文学家已经能够拼凑出对恒星生命周期的理解，以及它们在年龄增长时如何与周围的行星系统相互作用。这项研究证实，当一颗类太阳恒星接近其生命的尽头时，它会膨胀到原来大小的100到1倍，最终吞没系统的内行星。据估计，这样的事件在整个银河系每年只发生几次。尽管过去的观测已经证实了行星吞噬的后果，但直到现在，天文学家从未发现过这种行为。

凭借由NSF的NOIRLab运营的国际双子座天文台的一半双子座南自适应光学成像仪(GSAOI)的力量，天文学家观察到了一颗垂死的恒星膨胀吞噬其一颗行星的第一个直接证据。这一事件的证据是在距离地球约13，000光年的银河系恒星的一次“长而低能量”的爆发中发现的。这一事件，即一颗充血的恒星吞噬一颗行星，可能预示着水星、金星和地球的最终命运，当我们的太阳在大约五十亿年后开始垂死挣扎时。

“这些观测为寻找和研究银河系中已经消耗了行星的数十亿颗恒星提供了新的视角，”NOIRLab天文学家，这项研究的合著者RyanLau说，该研究发表在《自然》杂志上。

天文学家使用由NSF的NOIRLab运营的智利双子座南望远镜，观察到了一颗垂死的类太阳恒星吞噬系外行星的第一个令人信服的证据。这一事件的“吸烟枪”出现在恒星的长时间低能量爆发中-行星沿着恒星表面掠过的明显特征。这个前所未见的过程可能预示着地球的最终命运，当我们自己的太阳在大约五十亿年后接近其生命的尽头时。图片来源：国际双子座天文台/NOIRLab/NSF/AURA/M.Garlick/M.Zamani/N.Bartmann

在其生命的大部分时间里，一颗类似太阳的恒星在其炽热致密的核心中将氢融合成氦，这使得恒星能够反抗其外层的压重。当核心中的氢耗尽时，恒星开始将氦融合成碳，氢聚变迁移到恒星的外层，使它们膨胀，并将类似太阳的恒星变成红巨星。

然而，这样的转变对任何内系统行星来说都是坏消息。当恒星的表面最终膨胀到吞没其中一颗行星时，它们的相互作用将引发能量和物质的壮观爆发。这个过程也会抑制行星的轨道速度，使其坠入恒星。

这一事件的第一个迹象是由兹威基瞬态设施的光学图像发现的。来自美国宇航局近地天体宽场红外巡天探测器(NEOWISE)的档案红外覆盖，能够窥视尘土飞扬的环境以寻找爆发和其他瞬态事件，然后确认了吞噬事件，名为ZTFSLRN-2020。“我们团队对NEOWISE全天空红外地图的定制重新分析体现了档案调查数据集的巨大发现潜力，”NOIRLab天文学家AaronMeisner说，他是该论文的另一位合著者。

将行星吞噬爆发与其他类型的爆发(如太阳耀斑型事件和日冕物质抛射)区分开来是困难的，需要高分辨率观测来确定爆发的位置，并长期测量其亮度，而不会受到附近恒星的污染。

双子座南部凭借其自适应光学能力提供了这些基本数据。

“双子座南部继续扩大我们对宇宙的理解，这些新的观测支持对我们自己星球未来的预测，”NSF双子座天文台项目主任MartinStill说。“这一发现是一个很好的例子，说明当我们结合世界一流的望远镜操作和尖端的科学合作时，我们可以完成的壮举。

“通过这些革命性的新光学和红外调查，我们现在目睹了这些事件在我们自己的银河系中实时发生-这证明了我们几乎可以肯定的未来，”麻省理工学院天文学家KishalayDe说。

吞噬的爆发持续了大约100天，其光度曲线的特征以及喷射的物质使天文学家深入了解了恒星的质量及其被吞没的行星的质量。喷射的物质由大约33个地球质量的氢和大约0.33个地球质量的尘埃组成。“由于恒星吞噬了行星，更多的恒星和行星形成物质被回收或打嗝进入星际介质，”刘说。根据这一分析，研究小组估计，前身恒星的质量约为我们太阳质量的0.8-1.5倍，被吞没的行星质量是木星质量的1-10倍。

现在，行星吞噬的特征已经首次被确定，天文学家已经改进了可以用来搜索宇宙其他地方发生的类似事件的指标。当VeraC.Rubin天文台于2025年上线时，这一点尤其重要。例如，在其他地方观察到的化学污染对残余恒星的影响可能暗示已经发生了吞噬。对这一事件的解释也为我们理解行星系统的演化和最终命运(包括我们自己的系统)提供了一个缺失环节的证据。

“我认为这些结果非常引人注目，说明了我们存在的短暂性，”刘说。“在跨越我们太阳系生命周期的数十亿年之后，我们自己的末期可能会在仅持续几个月的最后一次闪光中结束。