我们的太阳系运行良好:行星围绕太阳的轨道接近圆形,互不交叉,变化也很小。即使是偶尔的小行星碰撞,与我们星系中已发现的 3,000 多个行星系统中可能存在的混乱相比,也算是相对平静的了。在银河系的某个地方,一颗行星可能正朝着与它的宿主恒星相撞的轨道前进。
迁移的行星
行星系统内的引力拉锯战决定了行星围绕各自恒星运行的轨道。在任何瞬间,这些吸引力都会以微小、几乎难以察觉的量改变这些轨道。在我们的太阳系中,这些变化倾向于相互抵消,轨道保持相对稳定(即使在数亿年里)。
然而,在某些系统中,微小的变化会随着时间的推移累积,并显著改变轨道,而且往往以不可预测的方式。意大利帕多瓦天文台的天体物理学家洛伦佐·斯皮纳说,这种混沌在这些系统中非常普遍,尤其是在早期,当行星仍在寻找稳定的构型时。
在此过程中,行星可能会在太空中迁移,并最终远离它们最初形成的地方。例如,人们发现了“热木星”围绕着离恒星很近的轨道运行;这些气态巨行星很可能形成于更远的地方,然后向内迁移。当一颗行星迁移时,它会引发附近行星轨道发生更剧烈的变化。在这种情况下,稳定、接近圆形的轨道会变得更椭圆,使行星更靠近它们的宿主恒星。
吞噬行星的恒星
在最近发表于《自然-天文学》的一项研究中,斯皮纳和他的同事们发现,在约四分之一的类太阳恒星行星系统中,混沌改变了行星的轨道——以至于被它自己的恒星吞噬。“你不会看到壮观的爆炸。但恒星的引力会把行星分解成小碎片,然后再把它吞噬掉,”斯皮纳说。
这些碎片会用岩石行星和气态行星核心中存在的铁和锂元素丰富恒星的化学成分。
至于这种混乱发生的频率:“如果一颗恒星没有吞噬行星,那才令人震惊,但在本研究之前,我们无法证明这一点,”没有参与这项研究的美国南约克郡霍利约克学院威利斯顿天文台主任托马斯·伯宾说。
斯皮纳的团队通过分析双星(相互绕行的两颗恒星)来克服这一障碍。在这些系统中,如果两颗恒星在同一空间区域形成,理论上它们应该具有相同的化学成分。因此,其中一颗恒星含有更多铁和锂的星对表明存在吞噬行星的现象。“如果你只有一颗恒星,你不知道它形成时是否就具有这种化学特征。但使用双星来检测行星吞噬是非常巧妙的,”伯宾说。
寻找宜居行星
为了寻找其他能够支持生命的行星,检查类太阳恒星的化学成分以寻找行星吞噬的证据可能会有所帮助。这种策略可能会排除那些过于混乱而无法支持类地行星的系统。
根据伯宾的说法,如果行星的轨道持续变化,那么生命存在的可能性就会降低,因为这与发生灭绝级碰撞的几率更大有关。“如果你想寻找生命,你就希望一切都尽可能平静,”他解释说。
有趣的是,太阳的化学成分可能比附近恒星的铁和锂含量要少。一种可能的解释是:这些行星系统经历过行星吞噬事件,而我们的太阳系则没有——至少在过去几十亿年里没有。“每个行星系统在早期都非常混乱,然后它会找到或找不到稳定的构型,”斯皮纳说。
从这个意义上说,如果一个外星文明分析恒星的成分,我们的太阳可能会显得很平静——也许直到太阳变得混乱并在 50 亿年后膨胀成一颗红巨星(可能吞噬地球)。但那已经是很久以后的事了。














