行星系统在其恒星系统诞生早期历史中可能是恶劣的环境。这些年轻的星球围绕着恒星托儿所的太阳运转,在那里,暴力冲突司空见惯。所有这些都不容易让生命开始,但是现在谢菲尔德大学的天文学家们发现了这个“动荡”时期的积极一面。
本科学生贝瑟尼·伍顿和皇家学会多萝西·霍奇金的同事理查德·帕克博士共同开发了一个模型,该模型研究了可居住带(恒星周围温度允许液态水存在的区域)是如何在所谓的双星系统周围发生变化。两位科学家发现,与经过的第三颗恒星相遇可能会将这对双星挤压在一起,在这个过程中扩大了宜居带,其研究结果发表在《皇家天文学会月报》上。
博科园-科学科普:宜居带,有时也被称为“适居带”,因为温度不太热也不太冷,被认为是一个星球上生命发展的必要条件。如果一颗行星位于这个区域之外,那么生命所需的复杂分子的形成就不太可能发生。我们星系中大约三分之一的恒星系统被认为是由两颗或两颗以上的恒星组成,这一比例在恒星年轻时要高得多。如果这些恒星之间的距离相对较远,那么围绕每颗恒星的适居带大小就由每颗恒星发出的辐射决定。如果两颗恒星靠得更近,宜居带大小就会增大,因为每颗恒星都能感受到来自另一颗恒星的额外热量,这就增加了一颗行星位于适宜生命生长地方的可能性。
美国宇航局的一幅图片,显示了一颗地球大小的行星在一颗恒星周围宜居带。图片:NASA沃顿和帕克研究了恒星托儿所是如何改变这种情况,使用计算机模拟来模拟这些星团中年轻恒星之间的相互作用,计算这些碰撞如何影响双星对。在一个典型包含350个双星的恒星育婴室中,两位研究人员发现20个双星会被挤在一起,它们的金发带随之扩大。在少数情况下,相隔甚远的恒星可居住区域实际上是重叠的,这进一步增加了任何行星围绕恒星中的一颗或两颗运行在适宜生命发展的可能性。在宇宙的其他地方寻找生命是现代科学中最基本的问题之一,我们需要能找到的每一点证据来帮助回答这个问题。
一颗行星上的生命印象概念图,这颗行星围绕着一个双星系统运行,天空中能见两个太阳。图片:Mark Garlick模型表明,位于适居带的双星系统比我们想象的要多,这增加了生命存在的可能性。所以那些科幻小说作家所钟爱的世界(在他们的天空中有两个太阳照耀着外星生命)现在看起来更有可能。这项研究的下一步是使用更多计算机模型来了解年轻恒星经历的负面过程是否会被正面因素所抵消。帕克和研究小组目前正在探索,地球内部的加热是否因为我们年轻的太阳诞生于一颗大质量恒星超新星爆炸附近而发生;这次爆炸对今天地球上的生命来说将是灾难性的,但可能首先为地球上生命发展提供了必要的条件。
双星系统中两颗恒星在与第三颗经过恒星相遇前后的图恒星是黄色/橙色的点(黄色恒星和太阳质量相同,橙色恒星只是太阳质量的一半多一点),宜居带用蓝色表示。“窄”宜居带是对水以液体形式存在的最悲观估计,而青色宜居带是最乐观的估计。这张图显示了轨道上的一颗恒星,沿着黑色的轨迹,围绕着另一颗恒星,在相遇后,轨道的大小和形状发生了变化。在这次相遇中,两颗恒星靠得更近了,两颗恒星都感受到来自彼此的额外温暖。这就增加了适居带的大小,尤其是在质量较低的恒星周围,有时适居带重叠。灰色虚线表示一颗行星与恒星之间的最大距离,并且仍然保持在稳定轨道上。图片:Richard Parker / Bethany Wootton / University of Sheffield博科园-科学科普|研究/来自: 皇家天文学会
参考期刊文献:《皇家天文学会》,《皇家天文学会月报》
DOI: 10.1093/mnrasl/sly238
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