垂死恆星發出的光線是如此強烈,以至於可以將小行星轟至塵埃。新研究表明,目前宇宙中的大多數恆星都會經歷這一過程,包括我們的太陽——將在約5至60億年內將小行星帶粉碎成石屑。
根據建模,這種大規模破壞力的唯一動因來自電磁輻射,它與Yarkovsky-O'Keefe-Radzievskii-Paddack(YORP)效應有關——用對理解這一現象做出貢獻的4位科學家的名字命名。
當恆星的熱量影響到太陽系小天體(如小行星)的自轉時,就會發生YORP效應。
來自太陽的光能被小行星吸收,使其升溫。熱量穿過巖石,直到作為熱輻射再次從不同方向散發出來。
這種物理過程會產生微小推力。在短時間內,並沒有太大影響,但是在更長的時間尺度內,它可能會導致小行星旋轉或偏軸擺動。
小行星的翻滾現象就是我們今天已經可以觀察到一種後果。但是隨著太陽繼續成長,影響將變得愈發明顯。
當像太陽這樣的主要序列恆星垂垂老矣時,體積膨脹進入所謂的巨型分支階段,變得非常龐大且非常明亮。整個階段只持續了幾百萬年——哇!它們彈出外層物質並坍塌成一顆密集的死星——白矮星。
對於我們的太陽,這將在大約5或60億年內完成。
華威大學的天體物理學家Dimitri Veras解釋說:「當一顆典型的恆星到達巨型分支階段時,其發光度最大可達我們太陽亮度的1000到10000倍。然後,恆星很快收縮成地球大小的白矮星,其光度下降到低於太陽目前的水平。因此,在巨型分支階段,YORP效應非常重要,但在恆星變成白矮星後就幾乎不存在。」
由於發光度的增加,因此YORP效果也會提升。而且大多數小行星不是密集的巖石塊。它們是鬆散的鵝絨、低密度的團簇,上面布滿了氣泡,被稱為「瓦礫堆」。
根據該團隊的計算機模擬,YORP效應會使大多數直徑大於200米的小行星快速打轉,足以使其破裂並解體。
分解不會發生在具有更高結構完整性的天體上,如矮行星(因此冥王星是安全的!)。但是小行星帶敗亡的命運早已註定。
Veras說:「對於質量巨大的分支恆星,連外行星小行星帶的類似物也將被有效摧毀。這些系統中的YORP效應非常猛烈,持續大約一百萬年。我們自己的小行星帶不僅會被破壞,而且會狂飆突進。而且完全是由於太陽光的照射。」
除了計算機建模之外,證據還來自我們對白矮星的觀察。
超過四分之一的白矮星光譜顯示,有來自小行星的金屬元素。這些白矮星光譜信號始終是一個謎,至今仍有爭議。
YORP效應可以解釋!當小行星崩潰時,它們在白矮星周圍形成了小行星塵埃盤,其中一些被吸引到死星中。
「這些結果有助於我們在巨型分支和白矮星行星系統中找到塵埃盤,這對於確定白矮星如何受到汙染至關重要。我們需要等到恆星變成白矮星時才知道塵埃盤在哪裡,了解它們是如何形成的。因此,YORP效應提供了確定塵埃碎片起源的重要背景。」
該研究已發表在《皇家天文學會月刊》上。
本文譯自 sciencealert,由譯者 majer 基於創作共用協議(BY-NC)發布。