地球也許可以逃脫未來“膨脹太陽”的吞噬

當太陽壽終正寢時，地球能否逃脫被太陽吞噬的命運？

近期，一支國際團隊的研究有望給這個問題的答案帶來新的解釋。他們精確計算了一顆擁有近距離行星的紅團簇巨星的年齡，這一年齡結果直接挑戰了以往研究中利用雙星模型來規避近距離行星被母星吞噬的解釋。相關研究成果日前在線發表于《天體物理學雜志通訊》。

據了解，大部分太陽系外行星系統與太陽系一樣，圍繞燃燒的“太陽”（宿主恒星）穩定運行。恒星的壽命終有盡頭，太陽并不是永恒的，約50億年后，太陽將結束穩定的主序階段，成為一顆紅巨星，半徑向外急劇擴張并吞噬位于內側軌道的行星。這部分中心恒星半徑擴張所覆蓋的范圍將成為其附近行星的“禁區”。

膨脹紅巨星與近距行星示意圖 圖片來源：International Gemini Observatory

2023年6月，《自然》雜志發表的一項研究稱發現了一個特殊的行星系統：在距離主星——一顆經歷過半徑膨脹過程的紅團簇星（8 UMi）不到0.5個天文單位的地方，有一顆行星（Halla）正以極圓的軌道圍繞宿主恒星運行。

為什么這顆主星在半徑增長過程中沒有吞噬如此靠近它的行星呢？研究人員將該謎團歸因于這顆宿主恒星的特殊演化過程，他們認為，雙星并合模型使得這顆主星可以跳過半徑增長過程，但這個模型需要至少86億年來完成演化。因此，年齡測量成為了判斷該主星演化路徑的重要參數。

由于雙星并合過程并不改變系統自誕生以來在銀河系中的運動以及重元素豐度特征，國際團隊基于Gaia DR3（歐洲空間局蓋亞全天天體測量干涉儀第三批數據）提供的天體位置測量數據、SOPHIE高分辨率觀測光譜，以及LAMOST（郭守敬望遠鏡）紅團簇巨星樣本，可以從這顆恒星（8 UMi）的運動學和化學性質推斷其真實年。

通過運動學分析，國際團隊發現8 UMi是一顆年輕的薄盤星，并計算出8 UMi恒星的年齡約為30～40億年。

“我們的觀測顯示，8 UMi是一顆年輕恒星，且該星年齡的測算結果與其作為單星演化的年齡一致，而比雙星演化中的理論年齡年輕的多。”論文作者、北京大學研究員張華偉說告訴《中國科學報》。

該觀測證據還表明，雙星模型所需的演化時間與8 UMi目前測量的年齡不符，這使得近距行星如何逃避吞噬之謎的問題再現，也意味著還有更多潛在效應，如引力潮汐可能會在恒星-行星系統的后期演化中發揮重要作用。

“類似地球這樣離母星較近的行星，其最終的軌道演化或許比我們曾經認為的更加復雜多樣，研究也為地球可以逃脫未來‘膨脹太陽’的吞噬提供了無限遐想。”論文作者、中國科學院大學副教授黃樣說。

相關論文信息：https://doi.org/10.3847/2041-8213/ad3bb4