新研究揭示“理论禁区”幸存系外行星
记者26日从云南大学获悉，该校物理与天文学院教授钱声帮团队近期发现，在宿主恒星经历红巨星阶段的剧烈膨胀后，有三颗近距离系外行星仍然幸存。按经典恒星演化理论，它们本应被吞噬。这一发现把罕见的“幸存悖论”从单一个例拓展到多个系统，为研究恒星与行星共同演化提供了新线索。相关研究发表在《美国国家科学院院刊》。
像太阳这样的恒星耗尽核心氢燃料后，会膨胀为红巨星。距离较近的行星可能被恒星外层吞没，也可能在潮汐作用下逐渐坠入恒星。此后，恒星收缩并进入核心氦燃烧阶段，成为红团簇巨星。因此，在这类恒星附近发现近距离行星，一直是现有理论难以解释的现象。
恒星吞噬行星示意图。受访者供图
红巨星与红团簇巨星的表面温度和亮度可能十分相近，仅凭外观难以区分。研究团队利用凌日系外行星巡天卫星的观测数据，分析三颗宿主恒星亮度的细微变化，通过星震学方法“听”到恒星内部振动，确认它们均已完成红巨星阶段的膨胀和收缩，进入核心氦燃烧阶段。
研究团队还重新分析已有光谱观测，借助行星引力造成的恒星周期性视向速度变化，核实三颗行星的轨道。恒星演化模型显示，三颗行星如今的轨道都小于宿主恒星过去的最大膨胀范围。其中，牧夫座24号恒星周围的一颗行星约每30天绕恒星一周，轨道半径约为日地平均距离的18%，是目前已知距离红团簇巨星最近的系外行星。
“过去如果只发现单个幸存的行星，还可以用偶然事件来解释。但这次一次性找到三颗行星，就说明这不是个例，其背后可能存在某种共同的物理机制。”钱声帮介绍，此项研究将近距离行星的幸存悖论从单一个例拓展至多个系统，为检验经典模型可能遗漏的共同物理过程提供了新依据。
研究认为，宿主星过去的双星相互作用或合并、宿主星吞噬内层行星后产生的行星轨道重塑等均是待检验的可能路径。太阳未来也将经历红巨星演化阶段，这些发现揭示，太阳系包括地球的远期命运，可能比经典理论预言的更加复杂。