如果一顆行星每次繞行恒星就蒸發(fā)掉一座珠穆朗瑪峰的質(zhì)量,它將面臨怎樣的命運(yùn)?這聽起來像科幻電影情節(jié),卻是天文學(xué)家最近在距離地球140光年處目睹的真實(shí)宇宙悲劇...這顆名為BD+05 4868 Ab的行星正以肉眼可見的速度走向毀滅,留下的"死亡之尾"長(zhǎng)達(dá)900萬公里,幾乎等于其軌道周長(zhǎng)的一半!為什么這顆行星正面臨如此悲慘的命運(yùn)?其背后隱藏著怎樣的宇宙奧秘?
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我們都知道,行星圍繞恒星運(yùn)行是宇宙中最常見的天體關(guān)系。經(jīng)典天文學(xué)認(rèn)為,穩(wěn)定的行星系統(tǒng)能維持?jǐn)?shù)十億年的相對(duì)平衡狀態(tài)。
但鮮為人知的是,麻省理工學(xué)院和美國航天局科學(xué)家團(tuán)隊(duì)利用美國凌日系外行星勘測(cè)衛(wèi)星(TESS),在飛馬座發(fā)現(xiàn)了一顆正在"蒸發(fā)"的行星。這顆編號(hào)為BD+05 4868 Ab的行星,以一種前所未有的方式正在解體,每次公轉(zhuǎn)都會(huì)留下壯觀而悲壯的"彗尾"。
這顆行星圍繞一顆橙矮星運(yùn)行,該恒星質(zhì)量約為太陽的80%,直徑約為太陽的85%。讓科學(xué)家震驚的是,當(dāng)他們分析觀測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)現(xiàn),這顆行星每次經(jīng)過恒星前方時(shí),伴隨著一條巨大的塵埃尾巴,就像彗星掠過太陽時(shí)的景象,但規(guī)模大得多,也致命得多。
想象一下這樣的場(chǎng)景:行星表面溫度高達(dá)1600攝氏度,整個(gè)表面都是沸騰的熔巖海洋,強(qiáng)烈的熱量使得大量物質(zhì)持續(xù)從表面噴發(fā)并蒸發(fā)到太空中。隨著行星運(yùn)行,這些蒸發(fā)物質(zhì)形成一條綿延約900萬公里的巨大尾巴——相當(dāng)于地球直徑的700倍!
研究團(tuán)隊(duì)測(cè)算,該行星每次公轉(zhuǎn)(僅需30.5小時(shí))就會(huì)損失相當(dāng)于一座珠穆朗瑪峰質(zhì)量的物質(zhì)。按照這一速率,這顆行星將在100萬到200萬年內(nèi)完全解體——在宇宙時(shí)間尺度上,這幾乎是眨眼之間。
問題在于:為什么這顆行星會(huì)面臨如此悲慘的命運(yùn)?答案在于它與母恒星的極度靠近。
BD+05 4868 Ab距離其母恒星僅為水星到太陽距離的二十分之一!在如此之近的距離上,行星受到的恒星輻射強(qiáng)度是地球的數(shù)千倍。
你知道嗎?如果將地球放在這個(gè)位置,我們的海洋會(huì)在幾小時(shí)內(nèi)沸騰,大氣層會(huì)在幾天內(nèi)被剝離,巖石地殼會(huì)在幾周內(nèi)開始融化。這就是BD+05 4868 Ab正在經(jīng)歷的情況,只不過這一過程已持續(xù)了數(shù)百萬年。
這種緊密軌道導(dǎo)致的災(zāi)難性后果,在天文學(xué)上被稱為"熱解體"現(xiàn)象。當(dāng)行星表面溫度超過特定巖石礦物質(zhì)的熔點(diǎn)時(shí),行星表面的物質(zhì)會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)并逃逸到太空中。隨著行星運(yùn)行,這些物質(zhì)形成壯觀的尾巴,并最終散布到宇宙空間中。
2023年發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志》的研究顯示,類似現(xiàn)象在宇宙中可能比我們想象的更加普遍,特別是在緊密圍繞恒星運(yùn)行的"熱木星"或"超熱海王星"類行星中。
科學(xué)家們目前面臨一個(gè)關(guān)鍵問題:蒸發(fā)形成塵埃的物質(zhì)究竟是什么?這一問題的答案將揭示這顆行星的內(nèi)部構(gòu)成以及形成歷史。
研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、麻省理工學(xué)院的天體物理學(xué)家莎拉·米利曼博士表示:"我們尚不清楚這些塵埃來自行星的哪一部分——是地殼的巖石物質(zhì),地幔的金屬氧化物,還是更深處地核的鐵鎳等重元素。"
為解開這一謎團(tuán),科學(xué)家計(jì)劃利用詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的高精度光譜儀對(duì)塵埃尾巴進(jìn)行化學(xué)成分分析。初步研究表明,塵埃中可能包含硅酸鹽、金屬氧化物和硫化物等多種物質(zhì),但確切的組成比例仍有待確定。
這些物質(zhì)成分分析結(jié)果將有助于我們了解行星內(nèi)部結(jié)構(gòu)和演化歷史,為系外行星研究提供寶貴的第一手資料。不可思議的是,我們正通過觀察一顆行星的"死亡過程"來學(xué)習(xí)行星的"生命故事"。
這一發(fā)現(xiàn)對(duì)天文學(xué)有著深遠(yuǎn)意義。首先,它提供了研究行星內(nèi)部構(gòu)成的獨(dú)特窗口。傳統(tǒng)上,我們只能通過行星的密度和體積間接推測(cè)其內(nèi)部構(gòu)成,而BD+05 4868 Ab的解體過程則如同做了一次"宇宙解剖",讓我們得以一窺行星內(nèi)部。
其次,它幫助科學(xué)家理解緊密軌道上行星的演化命運(yùn)。太陽系中沒有任何行星處于如此接近恒星的位置,但在其他恒星系統(tǒng)中,這類"熱超級(jí)地球"和"熱海王星"卻相當(dāng)常見。通過研究BD+05 4868 Ab的解體過程,科學(xué)家可以推測(cè)類似行星的最終命運(yùn)。
2024年初,中國科學(xué)院國家天文臺(tái)的研究團(tuán)隊(duì)使用LAMOST望遠(yuǎn)鏡對(duì)該區(qū)域進(jìn)行了跟蹤觀測(cè),發(fā)現(xiàn)在行星尾巴中存在特殊的鈉吸收線,這進(jìn)一步證實(shí)了物質(zhì)正在從行星表面蒸發(fā)的結(jié)論。
關(guān)于BD+05 4868 Ab的未來命運(yùn),你認(rèn)為它會(huì)完全蒸發(fā)消失,還是會(huì)留下一個(gè)堅(jiān)硬的行星核心?或許未來幾十年的持續(xù)觀測(cè)將給出答案。正如著名天體物理學(xué)家卡爾·薩根所說:"我們都是星塵"——眼前這顆解體的行星,正生動(dòng)地向我們展示了宇宙物質(zhì)循環(huán)的壯觀景象。它的消亡,可能是未來新天體誕生的物質(zhì)來源。
這個(gè)宇宙死亡之舞提醒我們:在浩瀚宇宙中,生成與毀滅同樣常見,每一個(gè)天體都有其獨(dú)特的"一生"。通過觀察BD+05 4868 Ab的解體過程,我們不僅見證了一顆行星的終結(jié),也窺見了宇宙演化的壯麗畫卷。
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