當太陽燃料耗盡變為白矮星,周圍的行星會變成什麼樣?

2020-12-03 科學源點

太陽在大約50億年內將耗盡燃料,屆時它將膨脹成一顆巨大的紅巨星,並猛烈地釋放出熾熱的等離子體,將內行星烤得渣都不剩。接下來,不斷膨脹的冷卻氣體氣泡,會形成一個美麗的行星狀星雲,其中間就是一個白矮星,像鑽石一樣閃耀著光芒。這是離我們最近的恆星的命運,那麼行星呢?地球會發生什麼?

我們知道白矮星系統周圍有大量的塵埃,通過光譜測量,發現這些塵埃在不斷地汙染白矮星的大氣。這很清楚地表明了:這些白矮星系統曾有巖石行星(加上小行星和彗星)在軌道上運行,通過與白矮星的極端潮汐相互作用,它們已被撕成碎片,並被研磨成塵埃。

白矮星破壞半徑

那麼,為什麼行星體會在白矮星軌道上混合呢?白矮星幾乎包含了來自一個只有地球大小的退化物質團的恆星的全部質量,伴隨著這種極端的密度而來的是強大的引力場和潮汐力。如果離白矮星太近,朝向恆星的一面將受到比另一面更強的潮汐力。根據行星的構造,在一定的距離(破壞半徑),這顆行星受到的潮汐力將變得巨大,它將會被逐漸撕裂。

為了了解不同大小行星的破壞半徑在哪裡,研究人員曾對一顆類太陽恆星死亡並經過紅巨星階段進入白矮星時,其周圍軌道上的不同行星進行了動態模擬。恆星生命的這一劇烈階段將擾亂其周圍行星的軌道,將它們拖入塵埃中死亡,甚至將它們拋向更遠的軌道。

行星粘性

行星的質量和組成不僅僅影響了它們對潮汐切變的敏感程度,還影響了它們的粘性,或者說它們對改變形狀的阻力。低粘度的系外行星,如果位於距離白矮星破壞半徑5倍的範圍內,就會被拖到毀滅的邊緣,比如:土衛二。如果一個高粘度的行星繞著白矮星軌道運行,且處於其破壞半徑兩倍的範圍,那麼它就可以舒適地生活。此前,天文學家在一顆白矮星周圍發現了一個緻密的「重金屬」天體,它嵌入在一個塵土飛揚的圓盤中。經過研究發現,這個天體是一顆被潮汐切變摧毀的大行星的金屬核,該金屬核具有高粘度性。

隨著對系外行星(繞其他恆星運行的行星)的探索變得越來越成熟,在白矮星系統中將會看到更多的行星,以幫助我們了解這些系外行星在白矮星系統的運行機制。

地球怎麼辦?

對於以上的研究,僅僅是針對於同質物體,即在結構上始終如一的同質巖石行星。對於像地球這樣的多層行星來說,問題就變得更複雜了。總而言之,如果你想在白矮星周圍有一個舒適的軌道而不被拖死,那麼微小而強大的重金屬組成是必須的。至於地球的命運,我們還得拭目以待,但老實說,當太陽轉為「炙熱」時,你可能不想在這裡。

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