我们可以开始为大约 57 光年外的一颗类太阳恒星周围的四颗系外行星撰写悼词。但不着急；在恒星变成红巨星并开始吞噬它们之前，我们还有大约十亿年的时间。这颗恒星是北冕座，一颗像太阳一样的黄矮星。它位于北冕座，质量、半径和光度几乎与太阳相同。
垂死恒星附近的行星可以通过多种方式被摧毁。 （fsgregs/维基共享资源/CC-BY-SA 3.0）
根据新的研究，我们可以开始为大约 57 光年外的一颗类太阳恒星周围的四颗系外行星撰写悼词。但不着急；在恒星变成红巨星并开始吞噬它们之前，我们还有大约十亿年的时间。
这颗恒星是北冕座，一颗像太阳一样的黄矮星。它位于北冕座，质量、半径和光度几乎与太阳相同。
但在太阳年龄约为 50 亿年的地方，恒星RCB 是太阳年龄的两倍，这意味着它的红巨星阶段即将到来，至少从天体物理学的角度来看是这样。
《天体物理学杂志》上发表的一篇新论文介绍了这些结果，并提出了一些问题：当恒星变成红巨星时，恒星宜居带中的系外行星会发生什么。
这篇论文的题目是《Rho CrB 系统内的行星吞没预测》，唯一作者是来自加州大学河滨分校地球与行星科学系的 Stephen R. Kane。
凯恩（ Stephen R. Kane）写道：“主序星后的恒星演化可能会导致行星系统结构发生戏剧性的、有时甚至是创伤性的改变，例如行星的潮汐破坏和主恒星的吞没。”
凯恩认为，北极冕座既古老又明亮，使其成为“……高级主序星演化的一个特别有趣的案例”。不仅因为它与太阳相似且易于观测，还因为它拥有四颗系外行星。
凯恩使用恒星演化模型来尝试确定北极冕座的未来及其行星的未来。 1到15亿年后，恒星将离开主序带，成为红巨星。
红巨星可以膨胀到史诗般的程度，有些直径可以扩大到十亿公里。当我们的太阳在数十亿年一遇时，其膨胀的形态可能会吞噬或至少摧毁所有内行星。
Rho CrB 也不例外。
它有四颗已知的系外行星，分别名为 Rho Coronae Borealis b、c、d 和 e。它们按照发现的顺序命名，而不是与恒星的距离。最危险的三颗行星是距离恒星最近的行星 e、b 和 c。
研究中的这张图显示了 Rho CrB 系统及其四颗行星。乐观宜居带的内边缘以绿色显示，位于最远行星 d 的轨道之外。 （凯恩2023）
这四颗行星的质量范围从超级地球到木星。它们与恒星的距离都比地球与太阳的距离要近得多，而且最内层的两颗行星与恒星的距离比水星与太阳的距离还要近。它们被紧紧地包裹在内部太阳系中，这就是它们的厄运。
研究表明，e、b、c 处于最差的位置。 Rho CrB可以完全吞噬这三颗行星。
膨胀恒星吞噬行星可能会产生不同的结果，具体取决于系统的整体架构。行星可能需要几十年的时间才能螺旋式地飞向恒星。在途中，它们可能会被蒸发破坏。当它们达到洛希极限（Roche limit）是一个天体对自身的引力与第二个天体对它造成的潮汐力相等时两个天体的距离。当两个天体的距离少于洛希极限，天体就会倾向碎散，继而成为第二个天体的行星环。它以首位计算这个极限的人爱德华·洛希命名）时，它们也可能被潮汐破坏摧毁。在这种情况下，它们会增加恒星的体积，帮助它变得更加膨胀。
根据一些研究，对于质量在 3 到 5 个天文单位之间的木星以下行星，它们的命运是注定的。无处可逃。但对于其他人来说，尽管情况严峻，但可能还有出路。
有时，科学模型显示，随着恒星的膨胀，行星开始以不同的方式相互作用。随着恒星的膨胀，它的质量也会随着物质的不断融合而损失。这会在系统中产生潮汐效应，在某些情况下，它可以驱动行星进行平均运动共振，并驱使它们远离恒星。所以，有一条潜在的逃生路线。不过，到目前为止，很难提前确定到底会发生什么。
但如果有些确实幸存下来，研究人员认为它们可以在恒星离开红巨星分支（RGB）时幸存下来。当恒星进入渐近巨星分支（AGB）阶段时，它们甚至可能存活下来。
AGB 相与 RGB 相类似，但 RGB 恒星的核心和外壳的化学成分略有不同。但恒星的细节对于行星的命运并不那么重要。
有些行星可能有一条逃生路线，但同样可以拯救行星的潮汐相互作用也可能对其产生不利影响。相互作用也可以将行星向内推向恒星，从而提前消亡。研究人员正在积极尝试通过观察离开主序带的恒星来理解所有这些过程。
为了了解 Rho CrB 系统中可能发生的情况，凯恩绘制了这颗恒星未来的质量、光度和半径。凯恩还绘制了这颗恒星将经历的变化以及四颗系外行星的位置。这使得行星面临的危险更加明显。
那么，当涉及到 Rho CrB 及其行星的具体情况时，模型和模拟可以提供多少细节呢？
“虽然所有行星都会进入 Rho CrB 的恒星大气层，但它们各自的预测差异很大，”凯恩解释道。
最内层的行星 e 很可能是类地行星。它将是第一个消失的，并且可能会随着恒星深深地吞噬它而蒸发。它的灭亡可能会很快。
b 行星是四颗行星中质量最大的，质量接近 350 个地球。它比木星质量更大，当它进入恒星不断膨胀的大气层时，阻力会导致它螺旋式旋转。它的命运是潮汐破坏，因为它根本无法依靠自己。b 行星的命运可以影响 c 行星的命运。如果b行星的物质使恒星膨胀得足够多，则可能会因吞噬而加速c行星的灭亡。同样的恒星膨胀和径向膨胀也可能加速 d 行星被吞噬而灭亡，所有这一切都发生在恒星离开 RGB 阶段之前。
行星c和d的质量都与海王星相当，当它们螺旋向恒星移动时，它们很可能会因蒸发而失去质量。
不幸的是，该模型没有考虑轨道动力学。但有可能有一颗行星能够逃脱所有这些混乱。 d 星球是一个有机会逃离的孤独世界。
凯恩写道：“我们的模型进一步不包括轨道动力学的影响，轨道动力学有可能导致 d 行星进一步向外迁移，并可能逃脱吞噬。”如果确实如此，它就有机会生存更长时间，可能是在新建立的宜居区。
艺术家对类太阳恒星和红巨星结构的想象。这两张图片没有按比例绘制——比例尺在右下角给出。红巨星的对流区要大得多，其质量是太阳的 35 倍以上。 （欧洲南方天文台）
这是可能的，但在本例中不太可能。 “由于 Rho CrB 的内行星在 AGB 阶段之前被吞没，因此轨道动力学不太可能在恒星质量损失期间和之后在系统中发挥主要作用，”他写道。
没有办法确切地知道这个系统中会发生什么。但天体物理学家正忙于观察其他太阳系以寻找线索。到目前为止，还没有太多可观察到的吞噬证据，但这并不意味着它没有发生。
该论文指出：“到目前为止，行星吞噬特征的观测证据仍然相对稀疏，这表明要么吞噬场景比预期更罕见，要么特征检测比预期更具挑战性。”
目前，Rho CrB 的详细细节可能超出了我们的观测范围或模拟和模型的范围。但不可否认潜在的灾难性后果。
凯恩写道：“恒星在主序带上的演化，膨胀成巨星，然后最终收缩成白矮星，对绕轨道运行的行星产生了深远的影响。考虑到四颗已知行星的质量和半长轴，我们预测行星 e 将在恒星大气层中蒸发，行星 b 将进行螺旋运动并被潮汐扰乱，可能会进一步使恒星膨胀，而行星 c 将在恒星大气层中蒸发。”
d 行星的命运不太确定，但它也可能会被毁灭。在 AGB 阶段结束时，它可能会在恒星内蒸发。
宜居带内可能还有其他尚未被发现的行星。如果有的话，它们可以在 RGB/AGB 阶段的宜居带内边缘内侧的恒星演化中幸存下来。但在那之后，恒星将成为一颗白矮星。这些行星如果存在的话，届时将远远超出新的宜居带区。
了解当太阳系的恒星离开主序带时太阳系会发生什么，部分取决于对其行星种群的准确了解。遥远轨道上的巨行星可以影响内系统行星的命运，有可能改变它们的轨道并将它们移动到更安全的距离。这些类型的行星很难用凌日法探测到，但未来改进的径向速度测量可以发现更多的行星。这项研究特别有趣，因为我们的太阳将变成红巨星，并最终变成白矮星。我们的地球家园将会发生什么？
目前尚不清楚，但地球正处于危险之中。它可能会被摧毁，或者可能会进一步向外迁移。不管怎样，我们的太阳系看起来永远不会一样。
幸运的是，那是遥远的未来，对我们来说这只是闲的蛋疼的一种好奇。
本文最初由今日宇宙发表