当恒星吃掉它们的行星时,数十亿年后可以看到大屠杀

一颗即将被其恒星吞噬的大行星的艺术家视图。 图片来源:NASA、ESA 和 G. Bacon (STScI)。 科学学分:NASA、ESA 和 C. Haswell(英国开放大学)

绝大多数恒星都有行星。 我们从对系外行星系统的观察中知道这一点。 我们也知道有些恒星没有行星,也许它们从来没有行星。 这就提出了一个有趣的问题。 假设我们看到一颗没有行星的老恒星。 我们怎么知道是否曾经这样做过? 也许这颗恒星在某个时期失去了它的行星 close 另一颗恒星接近,或者行星向内盘旋并像克罗诺斯吃他的孩子一样被吞噬。 我们怎么可能知道? 最近关于 arXiv 的一项研究回答了这个问题的一半。

这一切都归结为一种叫做锂的奇怪的小元素。

锂是元素周期表上的第三个元素。 尽管在大爆炸期间形成的大部分原子是氢和氦,但在大爆炸中形成了微量的锂。 按照目前的模型,大约百亿分之一的原子。 但事实证明,宇宙中的锂比你想象的要少。 这是因为当其他元素如碳、氧和铁在大恒星的心脏中产生时,锂被破坏了。 这是一种被称为锂燃烧的效应,这意味着较老的恒星通常在它们的大气中没有太多的锂存在。

天文学家利用这种效应来区分高质量的褐矮星和低质量的恒星。 如果大气中存在大量锂,则不会发生聚变,它是一颗褐矮星。 锂不多,你有一颗星星。 但有些恒星有大气锂。 它们显然足够大且足够热,可以进行聚变,而且它们还没有从大气中燃烧掉锂。 那么给了什么?


一颗吞噬行星的恒星与不吞噬行星的恒星的丰度模型。 图片来源:Savilla, J. 等人

普遍的假设是,这些不寻常的恒星必须经历一些不寻常的内部混合,以某种方式阻止锂循环到恒星内部被消耗掉。 这项最新研究提出了一种替代方案。 也许这些恒星碰巧吞噬了它们年轻的行星。

由于当行星被恒星吃掉时,行星不会燃烧锂,因此锂会被添加到恒星的混合物中。 该团队模拟了添加的锂在恒星内部的表现,以及从恒星上层消失需要多长时间。 他们发现较小的红矮星在燃烧新锂方面相当有效。 因为一颗小恒星有很大的对流区,可以很好地混合它的内部,所以在几亿年内,新的锂就会耗尽。 但对于更大、更像太阳的恒星,锂可以存在数十亿年。 在一颗行星被消耗很久之后,它的锂仍然存在于恒星大气中。

因此,如果我们看到一颗古老的类太阳恒星,其大气中有锂,它很可能曾经有行星。 恒星锂似乎是行星大餐后恒星饱足的好兆头。