超短週期行星可以被它們的恆星吞沒。它們可能是造成兄弟恆星之間金屬豐度差異的原因。 （美國太空總署/歐空局/A. 夏勒）
近年來，天文學家開發了能夠極為精確地測量恆星金屬含量的技術。借助這種能力，天文學家可以檢查兄弟恆星，看看它們的金屬豐度有何不同。其中一些同生恆星的金屬豐度有明顯差異。
新的研究表明，吞噬岩石行星的恆星是罪魁禍首。
同生恆星誕生於同一個巨分子雲（GMC）中，儘管它們彼此之間不一定存在二元關係。這些恆星預計具有非常相似的金屬豐度，儘管沒有一個 GMC 是完全同質的，而且形成在一起的恆星中存在微小的差異。但當差異明顯時，必然有其他解釋。
新研究題為“超短週期行星毀滅造成類太陽恆星的金屬污染「顯示岩石行星是這些差異的根源。作者分別是西北大學和康奈爾大學的 Christopher E. O'Connor 和 Dong Lai。該研究發表在預印本伺服器 arxiv.org 上，並已提交給AAS 期刊。
作者寫道：“對同生恆星對（具有共同起源的恆星）化學成分的詳細研究揭示了難熔元素之間意想不到的巨大豐度差異。”
作者將這種現象稱為污染，因為在白矮星中也發生過類似的事情。這種污染的來源是富含金屬的岩石行星。
超短週期(USP) 系外行星繞恆星運行的距離非常近，通常只需幾個小時即可完成一週。它們的成分與地球相似，並且很少超過地球半徑的兩倍。他們的起源尚不清楚。它們可能形成於更遠的地方，然後遷移到離恆星更近的地方，或者它們可能是因恆星輻射而失去大氣層的更大行星的遺骸。
USP 行星並不常見。只有大約 0.5% 的類太陽恆星擁有它們。它們非常熱，因此表面融化，並且被潮汐鎖定在恆星上。
雖然不常見，但它們可能會大量形成，然後被恆星吞噬。
作者寫道：“短週期系外行星可能容易受到潮汐幹擾並被其主恆星吞沒。”研究表明，3% 到 30% 的同生主序類太陽 (FGK) 恆星吞沒了 1 到 10 個地球質量的岩石行星。
發生這種情況的方式有很多種。奧康納和賴寫道：“行星系統中可能存在多種形式的劇烈動力學演化，每種形式都可能將一顆行星注入恆星。”然而，有證據表明，最多只有約 2% 的單一 FGK 恆星受到所有暴力機制的綜合污染。
天文學家提出了恆星吞噬 USP 行星的三個主要情境。
一種稱為高偏心率（high-e）偏移。在這種情況下，原始 USP 變得非常接近其恆星並且具有很高的偏心率。由於它靠近恆星及其引力，行星很快就失去了其偏心率並採用圓形軌道。
第三種情況是傾斜驅動的遷移。在這種情況下，USP 的一顆伴星會激發 USP 的傾角並以長期自旋軌道共振。 USP 迅速向其恆星遷移，但當 USP 脫離共振時遷移結束。
作者開發了一個模型來預測形成的 USP 數量以及它們被吞噬所需的時間。他們的模型可以重現觀測到的類太陽恆星周圍 USP 的低發生率及其污染的金屬豐度。他們的結果支持低輻射遷移場景，其中 USP 是緊湊的多行星系統的一部分。
「我們發現USP吞沒是低輻射遷移情景的自然結果。因此，USP與類太陽恆星中被吞沒的岩石行星之間的聯繫似乎是合理的，」他們寫道。
他們的結果表明，USP 在形成後 0.1 到 1 GB 之間就會被吞噬。作者表示，如果這種吞噬是類太陽恆星污染的主要來源，那麼污染與緻密的多行星系統之間存在相關性。
他們解釋說：“大約 5-10% 的污染恆星應該有一顆凌日行星，其質量為 ≳ 5M⊕，週期約為 4-12 天。”
他們也預測了相反的情況：USP 的發生與污染之間應該存在反相關性。
作者指出了有關他們的結果的一些警告。
金屬豐度污染的特徵可能會隨著時間的推移而消失。這些金屬會沉入恆星中，使訊號消失。取決於其有效性，這可能意味著我們對有多少恆星被污染的理解是不準確的。這可能意味著超過 30% 的類太陽恆星受到了污染。
第二個警告是，更猛烈的機制可能會將行星注入恆星。行星間的散射可能會導致行星被吞沒，尤其是岩石超級地球。然而，作者解釋說：“我們發現，儘管超級地球作為系外行星無處不在，但只有約 1% 的恆星會因超級地球的猛烈破壞而受到污染。”
他們最後的警告問題熱木星（HJ）。這些氣態巨行星的軌道距離它們的恆星非常近。天文學家認為，異質結在恆星的主序生命週期內被吞噬而摧毀。 HJ 的發生率也與類太陽恆星周圍的 USP 相似。這是一個公平的問題，問它們是否會導致觀察到的金屬量污染。
作者表示，高偏心率遷移可能會導致異質結被恆星吞噬。然而，他們也指出，有充分的理由對此表示懷疑。 「同樣，被吞沒的 HJ 可能不會產生與岩石行星類似的化學特徵：HJ 的質量和體積金屬豐度各不相同
他們寫道。組成。
奧康納和賴表示，在我們了解異質結如何導致恆星污染之前，還需要進行更多的研究。
他們的結果還表明，一顆主序恆星在其主序期間只能形成一個USP，因此只有一顆可以被吞噬。在一個緊湊的系統中，只有最內層的行星才能遭受足夠的潮汐衰變而成為 USP。
作者在結論中寫道，擁有 USP 的恆星應該具有與銀河系場恆星相似的年齡和運動學，並且應該很少表現出以前被行星吞噬的跡象。他們還得出結論，受污染的 FGK 恆星應該擁有緊湊的多行星系統。
