关于太阳吞噬地球时会发生什么的新线索广达杂志

地球的命运取决于抛硬币。

5亿年后，我们的太阳将膨胀成一颗红巨星。地球能否幸存是一个“悬而未决的问题”， 梅琳达·苏亚雷斯·富尔塔多是威斯康星大学麦迪逊分校的天体物理学家。当然，地球可能会被太阳吞噬并毁灭。但在某些情况下，地球会逃脱并被进一步推入太阳系。

现在，附近的一个行星系统为我们星球的未来宇宙提供了线索。距我们约 57 光年，四颗行星围绕着一颗 10 亿岁的类日恒星运行——是太阳年龄的两倍，并且已经处于其生命的晚期阶段。 斯蒂芬·凯恩加州大学河滨分校的一位专门研究行星宜居性的天体物理学家，最近 模拟可能发生的情况 当恒星在十亿年后变成红巨星时，到老年系统的行星。他发现大多数内行星将被吞没，但已知最外层的行星（其轨道与金星相似）可能会幸存。

这颗恒星的高龄使得对其膨胀进行建模变得更加容易，并为我们自己的行星系统的未来提供了更准确的预测。 “这是一篇非常有趣的论文，”说 乔纳森·辛克，加州理工学院的天体物理学家。 “如果我们能够在恒星演化的各个阶段找到[更多]系统，我们或许可以拼凑出将要发生的事情。”

脆皮世界

当一颗行星被吞没时，死亡可能会很快。 2022年， 里卡多·亚尔扎，加州大学圣克鲁斯分校的恒星天体物理学家，模拟 怎么了 当红巨星吞噬一颗行星时。他发现，如果行星一开始离恒星足够近，它的轨道就会迅速衰减。恒星大气层中的气体会对行星产生阻力，“行星会越来越深入恒星，”亚扎说。几百年内，大多数行星将被毁灭。

直到最近，这颗注定要毁灭的行星生命的最后时刻“还从未被直接观察到”， 基沙拉伊·德，麻省理工学院的天文学家。但到了 2020 年，德的团队发现一颗 12,000 光年外的恒星暂时变亮了几百倍。闪光太暗了，不可能是与另一颗恒星合并而成的。但德和他的同事们认为，行星大小的食物所产生的强度恰到好处 报道 在五月。

研究小组推测，当这颗 10 亿岁的恒星开始膨胀为红巨星时，一颗比木星大几倍的行星被追上了。 “这是我们太阳系的未来，”德说。

我们的进化之星

当像我们的太阳这样的主序恒星（也称为 G 型恒星或黄矮星）到达其生命终点时，它会耗尽其核心核聚变所需的氢。当恒星转向其他燃料来源并失去质量时，其核心变得更热，其大气层在数百万年的时间里膨胀。最终，我们的太阳将变得比现在宽 200 倍以上。

膨胀的太阳将吞噬水星，可能还有金星，然后变得如此之大，接近地球轨道——这一距离被称为一个天文单位，或AU。但它还可以进一步扩大。 “在某些型号中，”说 安东尼诺·兰扎意大利卡塔尼亚天体物理观测站的天文学家说，“它可以吞没火星。”他说，主要的不确定性在于太阳随着年龄的增长会损失多少质量。它脱落的越多，最终的半径就越小。 “这鲜为人知，”他说。

目前，我们的最佳估计表明太阳将增长到 0.85 到 1.5 个天文单位之间。但随着恒星失去质量，引力的减弱将增加地球的轨道，这意味着我们的星球可以逃脱吞噬。

为了看到地球的未来，天文学家求助于充满外星行星系统的水晶球。他们的目标是找到类似太阳的恒星，这些恒星很快就会膨胀（或刚刚膨胀）成红巨星。

这就是为什么北冕座（Rho Coronae Borealis）引起了凯恩的注意，这颗附近的黄矮星被认为即将结束其阳光灿烂的生命。它的四颗已知行星中有三颗靠近恒星运行，完全位于金星绕太阳运行的轨道内。最外层的行星，一年持续 282 天，其轨道与金星相似。

凯恩的分析， 上个月发表，表明正在生长的恒星将吞没三颗内行星。这些世界的最里面被认为是岩石组成的，质量几乎是地球的四倍，将在几百年内蒸发。凯恩说：“等离子体使地球过热，导致其基本上崩溃。” “即使是地表的岩石也会融化。”下一个世界是一颗木星质量的气态巨行星，它是如此之大，以至于它会向内螺旋并被恒星的引力撕裂，而不是蒸发。第三颗行星是一个较小的海王星质量世界，也可能被吞没和蒸发。

但最外层的行星——质量也与海王星相当——可能会幸存。随着恒星的膨胀，它将暂时吞没地球数千年。在此期间，极端温度将烘烤行星表面，但行星本身应该能够幸存，因为在这个距离恒星的大气层并不是很稠密。然后恒星将再次收缩和膨胀，再次吞噬地球数千年。如果这颗行星能够像雄猫的老鼠一样被玩弄而幸存下来，那么当恒星最后一次收缩时，它可能会从大气层中出现。 “所以它最后有机会逃跑，”凯恩说。

凯恩就是其中之一，他对地球的机遇及其对我们世界的意义持乐观态度。 “我怀疑地球会向外移动，并且它会生存下来，”他说。

胜利大逃亡

如果一颗行星能够逃脱吞噬，那么它有可能获得更长的寿命。当像太阳这样的恒星膨胀成红巨星并脱落其外层时，最终剩下的就是一颗致密、白热的恒星尸体，称为白矮星。这些物体的质量相当于原始恒星的一半，占据了地球大小的区域。它们应该会继续燃烧数万亿年。

近二十年来，科学家们发现了 少数系外行星 绕轨道运行的白矮星说 玛丽·安妮·林巴赫，密歇根大学的系外行星科学家。这些行星在恒星的红巨星阶段幸存下来，尽管目前还不清楚到底是如何幸存下来的。有些世界——往往是较大的气态巨行星——可能距离恒星太远而无法被吞噬，而另一些世界则可能随着恒星的喘息而被向外推。 （天文学家还发现了一些证据表明一些行星 不太幸运 的形式 被污染的白矮星富含与行星相关的元素，如镁和铁。）詹姆斯·韦伯太空望远镜 (JWST) 正在进行的观测预计将发现更多围绕白矮星运行的系外行星。

负责 JWST 白矮星观测的林巴赫说，尽管这些行星系统看起来很不寻常，但它们仍然可能适合居住。她说，“白矮星周围有一个地方可以在行星表面获得液态水”。但“这是一个非常具有挑战性的环境。”

对演化中的太阳系进行更多观测，建立更多像凯恩的模型，可以让我们更深入地了解我们自己的命运。就目前而言，我们星球的死亡只是掷骰子而已。人类可能早已离开地球表面，但 5 亿年后，任何人朝我们的方向看去，都可能会看到我们的星球安然度过了太阳垂死的呼吸，或者也许在短暂的闪光中消失。

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