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    当太阳变成红巨星后,仅依靠光,就能把冥王星之外的小行星炸碎!

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      🌾袁隆平

      像太阳这样的恒星演变成“红巨星”时将变得足够明亮,仅凭光就能将周围小行星“炸”成较小的碎片。红巨星恒星演化阶段结束时发出的电磁辐射,在演变成白矮星之前只持续了几百万年。其强度将足以使遥远的小行星高速旋转,直到它们一次又一次地撕裂自己。因此,我们太阳系的小行星带在数十亿年后也很容易被太阳粉碎,华威大学天文学家的这项新研究发表在《皇家天文学会月刊》上。

      当太阳变成红巨星后,仅依靠光,就能把冥王星之外的小行星炸碎!

      研究分析了连续破裂事件的数量以及这种级联发生的速度,一个这样的恒星系统中除了最远或最小的小行星外,所有的小行星都将在相对较短的100万年内解体,留下天文学家可以在死亡的白矮星周围找到和分析的碎片。其中一些碎片可能是“双小行星”的形式,当它们绕太阳运行时,它们围绕着彼此旋转。在像我们太阳这样的主序星燃烧完所有氢燃料后,体积将在“红巨星”阶段变得很多倍大,光度增加一万倍,发出强烈的电磁辐射。

      当太阳变成红巨星后,仅依靠光,就能把冥王星之外的小行星炸碎!

      当这种膨胀停止时,恒星就会脱落外层,留下一个被称为白矮星的致密核心。来自恒星的辐射,将被轨道上的小行星吸收,在内部重新分布,然后从不同的位置发射,造成不平衡。这种不平衡产生了一个扭矩效应,它会非常缓慢地使小行星旋转起来,最终达到每2小时一次全转的破碎速度(地球几乎需要24小时才能完成一周的自转)。这种效应被称为YORP效应,以四位科学家(Yarkovsky,O‘Keefe,Radzievskii,Paddack)的名字命名。

      当太阳变成红巨星后,仅依靠光,就能把冥王星之外的小行星炸碎!

      因为他们对这一概念做出了贡献,最终,这个力矩会把小行星拉成更小的碎片。然后,这个过程会分几个阶段重复,就像经典街机游戏“小行星”在每次破坏事件后,都会分解成越来越小的小行星一样。科学家们计算出,在大多数情况下,在碎片变得太小而不会受到影响之前,会有十多次“裂变”事件。主要作者、来自华威大学天文学和天体物理学小组的迪米特里·维拉斯博士说:当一颗典型的恒星到达红巨星阶段时,其光度达到太阳光度1000到10000倍的最大值。

      当太阳变成红巨星后,仅依靠光,就能把冥王星之外的小行星炸碎!

      然后恒星很快收缩成地球大小的白矮星,亮度下降到低于太阳的水平。因此,YORP效应在巨型分支阶段非常重要,但在恒星变成白矮星后几乎不存在。对于一个太阳质量的红巨星演变,即使是外行星带的类似物也将被有效地摧毁。这些系统中的YORP效应非常猛烈,迅速,大约是一百万年,我们太阳系的小行星带不仅会被摧毁,而且会迅速而猛烈地完成,而且完全是因为我们太阳演变成红巨星后的光。

      当太阳变成红巨星后,仅依靠光,就能把冥王星之外的小行星炸碎!

      这些小行星的残骸最终会在白矮星周围形成一个碎片圆盘,该圆盘会被吸进恒星,‘污染它’。天文学家可以从地球探测到这种污染,并对其进行分析以确定其成分。这些结果有助于定位红巨星和白矮星行星系统中的残骸区域,这对确定白矮星是如何受到污染至关重要。需要在恒星变成白矮星时知道残骸在哪里,才能理解圆盘是如何形成的。因此,YORP效应为确定残骸将从哪里产生提供了重要背景。

      当太阳变成红巨星后,仅依靠光,就能把冥王星之外的小行星炸碎!

      当太阳在大约60亿年后死亡并耗尽燃料时,它也会脱落外层,坍塌成一颗白矮星。随着它光度的增加,它将以越来越强的辐射“轰炸”小行星带。使小行星受到YORP效应的影响,并将它们分成越来越小的碎片,就像在“小行星”游戏中一样。大多数小行星都是所谓的“碎石堆”,即松散地结合在一起的岩石集合,这意味着它们内部的力很小。然而,较小的小行星具有更大的内部强度,虽然这种效应会相当快地分解较大的物体。

      当太阳变成红巨星后,仅依靠光,就能把冥王星之外的小行星炸碎!

      但碎片会在直径约1-100米的物体上稳定下来。一旦“红巨星”阶段开始,这一过程将有增无减,直到达到这一平台期。这种影响随着离恒星距离的增加和小行星内部强度的增加而减弱。YORP效应可以使数百个天文单位外的小行星碎裂,比海王星或冥王星所在的地方要远得多。然而,YORP效应只会影响小行星,比冥王星大的天体可能会逃脱这种命运,因为它们的大小和内部力,除非它们被另一个过程分解,比如与另一个行星的碰撞。

      当太阳变成红巨星后,仅依靠光,就能把冥王星之外的小行星炸碎!

      博科园|研究/来自:华威大学

      参考期刊《皇家天文学会月刊》

      DOI: 10.1093/mnras/stz3565

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