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香港輕新聞特約編輯,軍武 / 科普愛好者
事實上現時另外有天文學研究團體也在用類似的模型與方法去觀測及解釋恆星TOI-5882,所不同的是由於吞下的行星相當大且似乎富含鋰,導致TOI-6882的觀測結果是鋰含量超標甚多。(網絡圖片)
過去科學家在演算行星系形成時,曾經指出只要「金屬」(天文學上泛指比氦重的物質)足夠,早期行星系有可能具有更多岩質行星,而且「超級行星」的數量可能不少。事實上TRAPPIST-1恆星系8顆行星都集中在0.1太陽單位內,算是個早期證據。
不過亦由於恆星系形成早期十分混亂,很多初代行星會互相撞擊,或者融合(如地球和忒伊亞)或撞得粉碎,甚至或者可能受到重力干擾而彈出太陽系,或減速然後被年輕太陽「吃掉」。早丟掉的可能已被當初在太陽附近形成的恆星「收走」,或直接變成流浪行星並在銀河系「某處」運行中,無從得知。不過如果是併入太陽中的話,我們未必無法觀測到……
袁遷博士及其研究團隊的早期地球碰撞理論模型顯示較慢相對速度的撞擊會讓上地幔重新熔融成高温液態,但更重要的是密度較高的伊亞地幔碎片很多都無法和地球地幔完全融合,甚至過了很多億年仍然如是,且更會漸漸匯聚至地幔底層,密度較高也代表有稍大的重力,結果伊亞殘餘物質都集中到地核的“背對背”兩面。作為高熱等離子體的太陽,若果遇上大行星撞擊,可能融解得更快,但仍可能在45億年後保持著一些密度不平衡。(圖片來自袁博士的TWITTER)
正如45億年前那顆和地球相撞的行星忒伊亞似乎仍有殘餘結構留在地幔底部,太陽吞掉的行星即使完全融解,可能還是有一點殘餘證據留在太陽內部的。在最近一期《英國皇家天文學會月刊》上,有土耳其天文學家團隊指出,太陽上層/大氣中的鋰含量一直有偏低的跡象,相對而言其他一些重元素卻偏高,而且觀測其豐度變化似乎有一個大約25年左右的循環。
剛形成的第一代內太陽系行星可能極密集,軌道極混亂,就算不撞在一起,一旦互相靠近或者有大行星內遷(有理論指木星可能內遷過,但半途又被土星扯回去),就可能有一個或多個一代行星減速而撞到太陽去。即使質量相差很大,但一個直徑10000公里上下的大型行星,對於厚度為15-17萬公里的太陽對流層,造成巨大的混亂。(圖片來自連結)
借著這點,他們首先利用傳統觀測結果造了一個太陽演化的「完美」模型,再以此為基礎與現時太陽的觀測結果進行比對,發現一些異常,例如由日震學(太陽表面起伏)角度看,太陽的震波傳遞速度比理論模型為低(代表部分分層的結構密度有變化),且對流層底部的直徑比理論模型小。基於觀測結果,團隊嘗試用不同質量與構成的模擬行星「撞入」太陽,最後得出一個質量為5.6至10倍的岩質超級地球和現時觀測結果最為相似。
這樣的行星,在進入太陽的洛希瓣時可以保持不被潮汐力扯至解體,且能完整衝入太陽的對流層,那雖然還是會漸漸融毀,但仍能對恆星本體(尤其對流層)造成一定壓縮;同時因為融毀過程較慢,更多重元素可以被送到對流層底部,從而造成現時的重元素差異;再講,重元素在對流層底部的富集,也能造成密度變化,影響震波傳播速度;至於鋰豐度的問題,若果行星本來就缺鋰(這是普遍岩質行星共有的現象),而且沉下融毀後並沒有被對流徹底搞散,阻礙部分的太陽對流,讓「浮上來」的鋰更少,就可能出現現時局部鋰豐度低的問題。
有史以來拍到最清晰的太陽表面對流影像。圖中一個對流小瓣大約有500公里闊。對這種對流的細微研究,有機會可以更進一步搞懂太陽系對流層是否含有特殊的底層結構。
當然,這只是個理論模型,但它也能解釋為何大部分系外行星系統都有超級地球但太陽系沒有的問題。然而雖然部分模擬結果和觀測相乎,但這個理論模型恐怕需要更多的驗證和更多證據(例如對日震及對流層研究要有更多了解),尤其要排除過往研究的一些選擇性證據採納,才能進一步下定論。
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