超短周期行星可以被它们的恒星吞没。它们可能是造成兄弟恒星之间金属丰度差异的原因。 （美国宇航局/欧空局/A. 夏勒）
近年来，天文学家开发出了能够极其精确地测量恒星金属含量的技术。借助这种能力，天文学家可以检查兄弟恒星，看看它们的金属丰度有何不同。其中一些同生恒星的金属丰度存在明显差异。
新的研究表明，吞噬岩石行星的恒星是罪魁祸首。
同生恒星诞生于同一个巨分子云（GMC）中，尽管它们彼此之间不一定存在二元关系。这些恒星预计具有非常相似的金属丰度，尽管没有一个 GMC 是完全同质的，而且形成在一起的恒星中存在微小的差异。但当差异明显时，必定有其他解释。
新研究题为“超短周期行星毁灭造成类太阳恒星的金属污染”表明岩石行星是这些差异的根源。作者分别是西北大学和康奈尔大学的 Christopher E. O'Connor 和 Dong Lai。该研究发表在预印本服务器 arxiv.org 上，并已提交给AAS 期刊。
作者写道：“对同生恒星对（具有共同起源的恒星）化学成分的详细研究揭示了难熔元素之间意想不到的巨大丰度差异。”
作者将这种现象称为污染，因为白矮星中也发生过类似的事情。这种污染的来源是富含金属的岩石行星。
超短周期(USP) 系外行星绕恒星运行的距离非常近，通常只需几个小时即可完成一周。它们的成分与地球相似，并且很少超过地球半径的两倍。他们的起源尚不清楚。它们可能形成于更远的地方，然后迁移到离恒星更近的地方，或者它们可能是因恒星辐射而失去大气层的更大行星的遗骸。
USP 行星并不常见。只有大约 0.5% 的类太阳恒星拥有它们。它们非常热，因此表面融化，并且被潮汐锁定在恒星上。
虽然不常见，但它们可能会大量形成，然后被恒星吞噬。
作者写道：“短周期系外行星可能容易受到潮汐干扰并被其主恒星吞没。”研究表明，3% 到 30% 的同生主序类太阳 (FGK) 恒星吞没了 1 到 10 个地球质量的岩石行星。
发生这种情况的方式有很多种。奥康纳和赖写道：“行星系统中可能存在多种形式的剧烈动力学演化，每种形式都可能将一颗行星注入恒星。”然而，有证据表明，最多只有约 2% 的单个 FGK 恒星受到所有暴力机制的综合污染。
天文学家提出了恒星吞噬 USP 行星的三种主要情景。
一种称为高偏心率（high-e）偏移。在这种情况下，原始 USP 变得非常接近其恒星并且具有很高的偏心率。由于它靠近恒星及其引力，行星很快就失去了其偏心率并采用圆形轨道。
第三种情况是倾斜驱动的迁移。在这种情况下，USP 的一颗伴星会激发 USP 的倾角并以长期自旋轨道共振。 USP 迅速向其恒星迁移，但当 USP 脱离共振时迁移结束。
作者开发了一个模型来预测形成的 USP 数量以及它们被吞没所需的时间。他们的模型可以重现观测到的类太阳恒星周围 USP 的低发生率及其污染的金属丰度。他们的结果支持低辐射迁移场景，其中 USP 是紧凑的多行星系统的一部分。
“我们发现USP吞没是低辐射迁移情景的自然结果。因此，USP与类太阳恒星中被吞没的岩石行星之间的联系似乎是合理的，”他们写道。
他们的结果表明，USP 在形成后 0.1 到 1 GB 之间就会被吞噬。作者表示，如果这种吞噬是类太阳恒星污染的主要来源，那么污染与致密的多行星系统之间存在相关性。
他们解释说：“大约 5-10% 的污染恒星应该有一颗凌日行星，其质量为 ≳ 5M⊕，周期约为 4-12 天。”
他们还预测了相反的情况：USP 的发生与污染之间应该存在反相关性。
作者指出了有关他们的结果的一些警告。
金属丰度污染的特征可能会随着时间的推移而消失。这些金属会沉入恒星中，从而使信号消失。取决于其有效性，这可能意味着我们对有多少恒星被污染的理解是不准确的。这可能意味着超过 30% 的类太阳恒星受到了污染。
第二个警告是，更猛烈的机制可能会将行星注入恒星。行星间的散射可能会导致行星被吞没，尤其是岩石超级地球。然而，作者解释说：“我们发现，尽管超级地球作为系外行星无处不在，但只有约 1% 的恒星会因超级地球的猛烈破坏而受到污染。”
他们最后的警告问题热木星（HJ）。这些气态巨行星的轨道距离它们的恒星非常近。天文学家认为，异质结在恒星的主序生命周期内被吞噬而摧毁。 HJ 的发生率也与类太阳恒星周围的 USP 相似。这是一个公平的问题，问它们是否会导致观察到的金属量污染。
作者表示，高偏心率迁移可能会导致异质结被恒星吞噬。然而，他们也指出，有充分的理由对此表示怀疑。 “同样，被吞没的 HJ 可能不会产生与岩石行星类似的化学特征：HJ 的质量和体积金属丰度各不相同
他们写道。HJ 中的所有氢和氦也可以稀释多余的金属。此外，HJ 的潮汐破坏可能不会直接导致吞没。传质可能会将 HJ 减少到超级地球残余物。由原始核心和残余大气组成。
奥康纳和赖表示，在我们了解异质结如何导致恒星污染之前，还需要进行更多的研究。
他们的结果还表明，一颗主序恒星在其主序期间只能形成一个USP，因此只有一颗可以被吞噬。在一个紧凑的系统中，只有最内层的行星才能遭受足够的潮汐衰变而成为 USP。
作者在结论中写道，拥有 USP 的恒星应该具有与银河系场恒星相似的年龄和运动学，并且应该很少表现出以前被行星吞噬的迹象。他们还得出结论，受污染的 FGK 恒星应该拥有紧凑的多行星系统。
