เกือบหนึ่งในสามของดวงดาวทั้งหมดอาจมีซากดาวเคราะห์คล้ายโลกอยู่

ในช่วงไม่กี่ปีมานี้ นักดาราศาสตร์ได้พัฒนาเทคนิคในการวัดปริมาณโลหะของดาวฤกษ์ด้วยความแม่นยำสูงสุด ด้วยความสามารถดังกล่าว นักดาราศาสตร์ได้ตรวจสอบดาวฤกษ์พี่น้องเพื่อดูว่าความเป็นโลหะของพวกมันแตกต่างกันอย่างไร ดาวฤกษ์ร่วมเกิดเหล่านี้บางดวงมีความแตกต่างอย่างเด่นชัดในด้านความเป็นโลหะ

การวิจัยใหม่แสดงให้เห็นว่าดาวฤกษ์ที่กลืนดาวเคราะห์หินมีความรับผิดชอบ

ดาวฤกษ์ร่วมเกิดเกิดในเมฆโมเลกุลยักษ์ (GMC) เดียวกัน แม้ว่าดาวฤกษ์เหล่านั้นไม่จำเป็นต้องมีความสัมพันธ์แบบไบนารี่ต่อกันก็ตาม คาดว่าดาวฤกษ์เหล่านี้จะมีความเป็นโลหะใกล้เคียงกันมาก แม้ว่าดาวฤกษ์ที่รวมตัวกันเป็นดาวฤกษ์ไม่มี GMC ใดที่เป็นเนื้อเดียวกันโดยสิ้นเชิง และมีความแตกต่างเล็กน้อยเหมือนกันในดาวฤกษ์ที่รวมตัวกัน แต่เมื่อเห็นความแตกต่างก็ต้องมีคำอธิบายอื่น

งานวิจัยใหม่เรื่อง “มลพิษทางโลหะในดาวคล้ายดวงอาทิตย์จากการถูกทำลายของดาวเคราะห์คาบสั้นพิเศษ" ชี้ให้เห็นว่าดาวเคราะห์หินเป็นที่มาของความคลาดเคลื่อนเหล่านี้ ผู้เขียนคือ Christopher E. O'Connor และ Dong Lai จาก Northwestern University และ Cornell University ตามลำดับ งานวิจัยนี้อยู่ในเซิร์ฟเวอร์ก่อนการพิมพ์ arxiv.org และได้ถูกส่งไปยัง วารสาร AAS

“การศึกษาโดยละเอียดเกี่ยวกับองค์ประกอบทางเคมีระหว่างคู่ดาวฤกษ์โค-นาทอล ดาวฤกษ์ที่มีต้นกำเนิดร่วมกัน เผยให้เห็นความอุดมสมบูรณ์ที่แตกต่างกันอย่างมากอย่างไม่คาดคิดระหว่างองค์ประกอบทนไฟ” ผู้เขียนเขียน

ผู้เขียนเรียกสิ่งนี้ว่ามลภาวะตามสิ่งที่คล้ายกันที่เกิดขึ้นในดาวแคระขาว แหล่งที่มาของมลพิษนี้คือดาวเคราะห์หินซึ่งอุดมไปด้วยโลหะ

ระยะเวลาสั้นมากดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ (USP) โคจรรอบดาวฤกษ์ของมันอย่างใกล้ชิดและโดยทั่วไปโคจรรอบดาวฤกษ์ภายในเวลาเพียงไม่กี่ชั่วโมง มีองค์ประกอบคล้ายคลึงกับโลกและแทบจะไม่มีรัศมีโลกเกินสองรัศมี ต้นกำเนิดของพวกเขาไม่ชัดเจน พวกมันอาจก่อตัวไกลออกไปแล้วเคลื่อนตัวเข้าใกล้ดาวฤกษ์ของมันมากขึ้น หรืออาจเป็นซากของดาวเคราะห์ขนาดใหญ่กว่ามากที่สูญเสียชั้นบรรยากาศเนื่องจากการฉายรังสีของดาวฤกษ์

ดาวเคราะห์ USP นั้นไม่ธรรมดานัก มีดาวคล้ายดวงอาทิตย์เพียงประมาณร้อยละ 0.5 เท่านั้นที่มีดาวเหล่านี้ พวกมันร้อนมาก พื้นผิวจึงละลาย และถูกกระแสน้ำล็อคไว้กับดวงดาว

แม้จะพบไม่บ่อยนัก แต่ก็อาจก่อตัวเป็นจำนวนมากขึ้นและจากนั้นก็ถูกดวงดาวของพวกมันกลืนกินไป

ผู้เขียนเขียนว่า "ดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะระยะสั้นอาจเสี่ยงต่อการถูกคลื่นรบกวนและการกลืนกินโดยดาวฤกษ์แม่" การวิจัยแสดงให้เห็นว่าระหว่าง 3 ถึง 30 เปอร์เซ็นต์ของดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์ (FGK) ในลำดับโคนาทอลโคนาทอลได้กลืนดาวเคราะห์หินที่มีมวลระหว่าง 1 ถึง 10 มวลโลก

มีหลายวิธีที่สามารถเกิดขึ้นได้ O'Connor และ Lai เขียนว่า "วิวัฒนาการเชิงพลวัตที่รุนแรงหลายรูปแบบเป็นไปได้ในระบบดาวเคราะห์ ซึ่งแต่ละรูปแบบสามารถส่งดาวเคราะห์เข้าไปในดาวฤกษ์ได้" อย่างไรก็ตาม หลักฐานแสดงให้เห็นว่า มากที่สุดประมาณ 2 เปอร์เซ็นต์ของดาวฤกษ์ FGK ดวงเดียวมีมลพิษจากกลไกความรุนแรงทั้งหมดรวมกัน

นักดาราศาสตร์ได้เสนอสถานการณ์หลักสามสถานการณ์ที่ดาวฤกษ์สามารถดูดกลืนดาวเคราะห์ USP ได้

สิ่งหนึ่งเรียกว่าการโยกย้ายที่มีความเยื้องศูนย์กลางสูง (high-e) ในสถานการณ์นี้ proto-USP จะเข้าใกล้ดาวฤกษ์ของมันมากและมีความเยื้องศูนย์กลางสูง เนื่องจากมันอยู่ใกล้ดาวฤกษ์และแรงโน้มถ่วง ดาวเคราะห์จึงสูญเสียความเยื้องศูนย์อย่างรวดเร็วและเข้าสู่วงโคจรเป็นวงกลม

สถานการณ์ที่สามคือการโยกย้ายที่ขับเคลื่อนด้วยความเอียง ในสถานการณ์นี้ ดาวเคราะห์คู่ข้างของ USP กระตุ้นความเอียงของ USP และจับภาพมันไว้ในเสียงสะท้อนของวงโคจรหมุนฆราวาส- USP เคลื่อนที่อย่างรวดเร็วไปยังดาวฤกษ์ของมัน แต่การโยกย้ายจะสิ้นสุดลงเมื่อ USP หนีจากเสียงสะท้อน

ผู้เขียนได้พัฒนาแบบจำลองเพื่อทำนายจำนวน USP ที่เกิดขึ้นและเวลาที่ต้องใช้ในการถูกกลืนหายไป แบบจำลองของพวกมันสามารถสร้างทั้งการเกิดขึ้นของ USP ที่สังเกตได้ต่ำรอบดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์และสภาพโลหะที่เป็นมลพิษของพวกมัน ผลลัพธ์ของพวกเขาสนับสนุนสถานการณ์การย้ายถิ่นแบบ low-e โดยที่ USP เป็นส่วนหนึ่งของระบบขนาดกะทัดรัดและมีหลายดาวเคราะห์

"เราพบว่าการกลืนกิน USP เป็นผลตามธรรมชาติของสถานการณ์การอพยพแบบ low-e ความเชื่อมโยงระหว่าง USP กับดาวเคราะห์หินที่กลืนกินในดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์จึงดูเป็นไปได้" พวกเขาเขียน

ผลลัพธ์ของพวกเขาแสดงให้เห็นว่า USP ถูกกลืนหายไประหว่าง 0.1 ถึง 1 กิ๊กกะปีหลังจากที่พวกมันก่อตัว หากการกลืนกินนี้เป็นสาเหตุหลักของมลพิษในดาวคล้ายดวงอาทิตย์ ผู้เขียนกล่าวว่ามีความสัมพันธ์กันระหว่างมลพิษกับระบบดาวเคราะห์หลายดวงที่มีขนาดกะทัดรัด

"ดาวฤกษ์ที่มีมลพิษประมาณ 5-10 เปอร์เซ็นต์ควรมีดาวเคราะห์โคจรผ่านที่มีมวล ≳ 5M⊕ และมีคาบประมาณ 4-12 วัน" พวกเขาอธิบาย

พวกเขายังทำนายสิ่งที่ตรงกันข้าม: ควรมีความสัมพันธ์ที่ต่อต้านความสัมพันธ์ระหว่างการเกิด USP กับมลภาวะ

ผู้เขียนชี้ให้เห็นข้อควรระวังบางประการเกี่ยวกับผลลัพธ์ของพวกเขา

ลายเซ็นต์ของมลภาวะที่เป็นโลหะสามารถจางหายไปตามกาลเวลา โลหะสามารถตกลงสู่ดาวฤกษ์ได้ ทำให้สัญญาณหายไป อาจหมายความว่าความเข้าใจของเราว่ามีดาวมลพิษจำนวนเท่าใดนั้นไม่ถูกต้อง ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพดังกล่าว อาจหมายความว่าดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์มากกว่า 30 เปอร์เซ็นต์มีมลภาวะ

ข้อแม้ประการที่สองคือกลไกที่รุนแรงกว่านี้สามารถส่งดาวเคราะห์เข้าไปในดาวฤกษ์ของมันได้ การกระเจิงระหว่างดาวเคราะห์และดาวเคราะห์อาจทำให้ดาวเคราะห์ถูกกลืนหายไป โดยเฉพาะซุปเปอร์เอิร์ธที่เป็นหิน อย่างไรก็ตาม ผู้เขียนอธิบายว่า "เราพบว่าดาวฤกษ์เพียงร้อยละ 1 เท่านั้นที่สามารถปนเปื้อนจากการทำลายล้างซุปเปอร์เอิร์ธอย่างรุนแรง แม้ว่าพวกมันจะแพร่หลายเป็นดาวเคราะห์นอกระบบก็ตาม"

ข้อกังวลข้อแม้สุดท้ายของพวกเขาดาวพฤหัสร้อน(HJ) ดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์เหล่านี้โคจรใกล้ดาวฤกษ์ของมันมาก นักดาราศาสตร์เชื่อว่า HJ ถูกทำลายโดยการกลืนกินระหว่างอายุขัยในแถบลำดับหลักของดาวฤกษ์ HJ ยังมีอัตราการเกิดที่คล้ายคลึงกันกับ USP รอบดาวคล้ายดวงอาทิตย์ เป็นคำถามที่ยุติธรรมที่จะถามว่าสิ่งเหล่านี้มีส่วนทำให้เกิดมลพิษจากความเป็นโลหะที่สังเกตได้หรือไม่

ผู้เขียนกล่าวว่ามีความเป็นไปได้ที่การโยกย้ายที่มีความเยื้องศูนย์กลางสูงสามารถผลักดันให้ HJ เข้าสู่การกลืนกินของดวงดาวได้ อย่างไรก็ตาม พวกเขายังชี้ให้เห็นว่ามีเหตุผลที่ดีที่จะสงสัยในเรื่องนี้ อีกครั้งหนึ่ง HJ ที่ถูกกลืนกินอาจไม่สร้างลักษณะทางเคมีที่คล้ายกับดาวเคราะห์ที่เป็นหิน: มวลและความเป็นโลหะจำนวนมากของ HJ นั้นแตกต่างกันไป
พวกเขาเขียนไว้อย่างกว้างขวาง ไฮโดรเจนและฮีเลียมทั้งหมดใน HJ ยังสามารถเจือจางโลหะส่วนเกินได้ นอกจากนี้ การหยุดชะงักของกระแสน้ำของ HJ อาจไม่นำไปสู่การกลืนกินโดยตรง มีความเป็นไปได้ที่การถ่ายโอนมวลสามารถลด HJ ลงไปจนเหลือเศษซุปเปอร์เอิร์ธ เกิดจากแก่นแท้และบรรยากาศที่ตกค้าง

จากข้อมูลของ O'Connor และ Lai จำเป็นต้องมีการศึกษาเพิ่มเติมก่อนที่เราจะเข้าใจว่า HJ อาจมีส่วนทำให้เกิดมลพิษในดวงดาวได้อย่างไร

ผลลัพธ์ยังแสดงให้เห็นว่าดาวฤกษ์ในแถบลำดับหลักสามารถสร้าง USP ได้เพียง 1 USP ในระหว่างลำดับหลักเท่านั้น ดังนั้นจึงมีเพียงดาวเดียวเท่านั้นที่สามารถกลืนกินได้ ในระบบที่มีขนาดกะทัดรัด มีเพียงดาวเคราะห์ชั้นในสุดเท่านั้นที่สามารถทนต่อการสลายตัวของกระแสน้ำมากพอที่จะกลายเป็น USP

โดยสรุป ผู้เขียนเขียนว่าดาวฤกษ์ที่มี USP ควรมีอายุและจลนศาสตร์คล้ายกับดาวฤกษ์ทางช้างเผือก และไม่ควรแสดงสัญญาณของการกลืนกินดาวเคราะห์ดวงก่อนๆ พวกเขายังสรุปด้วยว่าดาว FGK ที่เป็นมลพิษควรเป็นที่ตั้งของระบบดาวเคราะห์หลายดวงที่มีขนาดกะทัดรัด

บทความนี้เผยแพร่ครั้งแรกโดยจักรวาลวันนี้- อ่านบทความต้นฉบับ-