一个科学家小组可能已经解开了恒星耀斑之谜,该耀斑的威力比最大的太阳耀斑还要大一万亿倍,他们认为一颗巨大的年轻行星正在其周围旋转的超高温原始物质汤中燃烧。由莱斯特大学领导、英国科技设施委员会(STFC)资助的科学家们认为,一颗体积大约是木星十倍大的行星正在成长中的恒星附近进行"极度蒸发",地狱之火将行星上的物质撕裂并抛向恒星。
对这一过程早期阶段的模拟。一颗炙热的木星被推到离恒星太近的地方,开始蒸发,外层物质脱落到周围的圆盘中。额外的物质使得圆盘比爆发前更热。当行星失去大部分质量时,它就会通过超大质量黑洞扰乱恒星时众所周知的碎屑化过程被完全摧毁。行星的毁灭结束了爆发。资料来源:莱斯特大学谢尔盖-纳亚克申/瓦尔丹-埃尔巴基扬
他们将研究结果发表在《皇家天文学会月刊》(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)杂志上。对发展中太阳系中此类耀斑的统计表明,每个行星系可能会发生多达十几次类似的行星消除事件。
科学家们将注意力集中在距离太阳系 1200 光年的原恒星 FU Ori 上,这颗恒星的亮度在 85 年前显著增加,至今仍未减弱到通常预期的亮度。
天文学家认为,FU Ori亮度的增加是由于更多的物质从被称为原行星盘的气体和尘埃云中落到了原恒星上,但其中的细节仍然是个谜。
过程后期的模拟。资料来源:谢尔盖-纳亚克申/瓦尔丹-埃尔巴基扬,莱斯特大学
主要作者、莱斯特大学物理和天文学院的谢尔盖-纳亚克申教授说:"这些圆盘为成长中的恒星提供更多的物质,同时也孕育着行星。之前的观测结果提供了一个诱人的暗示,即一颗年轻的大质量行星正在非常靠近这颗恒星的轨道上运行。关于这颗行星是如何激发耀斑的,人们提出了一些想法,但细节并不理想。我们发现了一个新的过程,你可以称之为年轻行星的'圆盘地狱'"。
莱斯特领导的研究人员为 FU Ori 制作了一个模拟模型,模拟了一颗气体巨行星在远处的圆盘中形成的引力不稳定性,在这一过程中,巨大的圆盘碎片形成了巨大的团块,其质量比我们的木星还要大,但密度却小得多。
该过程早期阶段的模拟。资料来源:莱斯特大学谢尔盖-纳亚克申/瓦尔丹-埃尔巴克扬
模拟显示了这样一颗行星种子是如何在主恒星引力的吸引下迅速向内迁移的。当它到达相当于地球与太阳之间距离的十分之一时,恒星周围的物质温度非常高,有效地点燃了行星大气的外层。于是,这颗行星就成了为恒星提供大量新鲜物质的源泉,并使恒星不断成长,发出更耀眼的光芒。
该研究的合著者、同样来自莱斯特的瓦尔丹-埃尔巴基扬博士补充说:"这是观测到的第一颗发生这种耀斑的恒星。我们现在有几十个例子,说明在我们银河系一角形成的其他年轻恒星也发生了这种耀斑。虽然与正常的年轻恒星相比,FU Ori事件是极端的,但从此类事件的持续时间和可观测性来看,观测者得出结论,大多数新兴太阳系在原行星盘存在期间都会发生十几次这样的耀斑。"
过程后期的模拟。图片来源:莱斯特大学谢尔盖-纳亚克申/瓦尔丹-埃尔巴克扬
纳亚克申教授补充道"如果我们的模型是正确的,那么它可能会对我们理解恒星和行星的形成产生深远的影响。原行星盘通常被称为行星的苗圃。但我们现在发现,这些"苗圃"并不像早期太阳系研究人员想象的那样安静,相反,它们是一个极其狂暴和混乱的地方,许多--甚至可能是大多数--年轻的行星在这里被恒星焚烧和吞噬。"
"现在重要的是要了解其他耀斑恒星是否真的可以用同样的情况来解释"。