超新星学习通 天文学家解析超新星爆炸下“流浪行星”形成之谜
当一颗恒星以猛烈超新星形式死亡时,其行星系统内的行星可能以弹出轨道或者被释放漫游在星系之中而幸存下来。
一项最新天文研究表明,当一颗恒星以猛烈超新星形式死亡时,其行星系统内的行星可能以弹出轨道或者被释放漫游在星系之中而幸存下来。
这项理论提供了迄今发现的许多“流浪行星”的形成之谜,并意味着银河系内可能存在着更多自由漫游的行星。英国剑桥大学天文学家迪米特里-薇拉斯(Dimitri Veras)是该项研究负责人,他说:“由于每颗恒星都将死亡,因此将足以引发大量行星被喷射,因此在星系中可形成大量自由轨道运行的行星。我们并不知道这些流浪行星的普遍程度,但是观测证据显示在恒星之间漂浮的行星数量远超过环绕其轨道的行星。”
同时,这项最新研究暗示在非常罕见的情况下,许多幸存行星可能与超新星残骸相结合,在恒星爆炸后遗留的中子星或者黑洞周围发现一个新的运行轨道。
“二体问题”
这项基于复杂计算机模型的最新理论将二体问题(two-body problem)考虑在内,作为经典力学公式,二体问题有助于探测两个相互影响天体的轨道,从环绕在一颗原子核周围的电子,至环绕一颗恒星的行星。
只要天文学家能测量出两个天体的质量、位置和速度,他们便能使用简单数学方程式测试出它们的过去和未来。薇拉斯称,由于恒星在步行死亡阶段中将损失质量,该现象适合于应用二体问题进行分析。在这项情形下,我们并不知道是否通过一个方程式便能完全解决,因此在许多情况下我们必须使用计算机来模拟它们的运行轨道。
依据计算机模型,至少是太阳7-10倍质量的恒星才能演变成为超新星,这股强大的恒星爆炸可以吞并任何内部行星,它们的轨道范围是地球和太阳之间距离的数倍。
在地球-太阳距离数百倍的轨道运行行星将最终轨道破坏和拉长,最终被弹至星际空间之中。在某些情况下,这些陷入混乱之中的行星除稳定环绕在超新星残骸周围的轨道上,它们将被弹至更遥远的太空轨道。
这些行星可能继续非常遥远地环绕在脉冲星以及黑洞的恒星残骸,它们不会被强烈引力所吞并,但除那些被烧焦的死亡恒星之外。因此位于行星系统边缘的行星就更容易被剥离,在其它几颗恒星的引力作用下没有固定的运行轨道,形成流浪行星。
数十亿颗系外行星在太空轨道?
2011年5月,一支天文学家小组描述现已观测到10颗行星独立漫游穿过星际空间。美国宾夕法尼亚州大学天文学家施坦因-希古拉德森(Steinn Sigurdsson)称,这项最新驱逐机制可能解释那些新生行星如何逃离它们的行星系统。
但是希古拉德森警告还可能有其它的方法适用于解释行星如何被踢出它们的行星系统。其它的解释是行星间的散射效应,超大质量行星将其它行星踢出原先的运行轨道,一些行星将像不受束缚的流浪一样驶向外太空。
希古拉德森强调,很可能是两种机制结合在一起形成流浪行星,基于行星散射效应使行星处于较广泛的轨道范围,之后超新星爆炸将它们从行星系统内喷射出去。无论哪种形式,他认为这两种可能性都会促使大量自由漂浮的行星形成,预计大约有数十亿颗流浪行星存在着。
被弹出的流浪星体很可能孕育外星生命
这项研究中最令人好奇的一个问题是或许生命体可能存在于这些流浪行星上。“行星猎人”约翰-戴伯斯(John Debes)称,许多科学家支持这一观点,如果某颗流浪行星具有足够的内部热量,并已支持地表下岩石层生命体。月球像木卫二一样,其表面受木星潮汐定期地加热(由于与其它卫星之间的恒定交互性产生的),它具备孕育幸存生命体的最佳温床。据悉,戴伯斯是美国宇航局戈达德太空飞行中心一位博士后生。
戴伯斯说:“地球拥有保持生命体存在的必要条件,如果存在着一颗被踢除轨道之外的地球卫星,那么它极有可能孕育生命。同时,生命也可以不需要在一定条件下的主恒星也能孕育产生。
科学家研究显示在无主恒星的行星系统中,气候学、地球动力学和生物地球化学过程也能产生生命体,尤其是那些具有热液喷口的地下海洋,流动的能量流足以运行一个生物圈。
