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研究发现增压的光能粉碎小行星

沃里克大学的一位天文学家说,宇宙中的大多数恒星将变得足够发光,以至于仅靠它们的光就可以将周围的小行星爆炸成更小的碎片。

恒星在“巨大分支”阶段结束时的电磁辐射(持续了几百万年,直到它们坍塌成白矮星)将足够强大,甚至可以使遥远的小行星高速旋转,直到它们一次又一次地分裂。结果,即使是我们自己的小行星带也很容易被我们数十亿年的太阳粉碎。

沃里克大学物理系的这项新研究发表在《皇家天文学会月刊》上,分析了连续破裂事件的数量以及这种级联发生的速度。

作者得出的结论是,系统中除最远或最小的小行星外,所有其他小行星将在相对短的一百万年内分解,留下的碎片让科学家们可以在死白矮星周围找到并进行分析。其中一些碎片可能是“双小行星”的形式,它们在绕太阳运行时会相互绕转。

在像太阳这样的主要序列恒星燃烧完所有的氢燃料之后,它们在“巨大分支”阶段变大了数百倍,并使其光度提高了万倍,发出强烈的电磁辐射。当这种膨胀停止时,一颗恒星脱落其外层,留下一个被称为白矮星的密集核。

来自恒星的辐射将被绕行运行的小行星吸收,在内部重新分布,然后从另一个位置发出,从而造成不平衡。这种不平衡会产生扭矩效应,使小行星非常缓慢地旋转,最终使每2小时旋转一圈会破坏速度(地球需要将近24小时才能完成旋转一圈)。这种效应被称为YORP效应,以对这一概念有贡献的四位科学家(Yarkovsky,O'Keefe,Radzievskii和Paddack)命名。

最终,该扭矩会将小行星拉成更小的碎片。然后,该过程将在多个阶段重复进行,就像在经典的街机游戏“小行星”中,每次破坏事件后它们分解为越来越小的小行星一样。科学家计算出,在大多数情况下,将发生十次以上的裂变事件-或碎片-在碎片变得太小以至于无法影响之前。

沃里克大学天文学与天体物理学小组的主要作者Dimitri Veras博士说:“当典型的恒星到达巨大的分支阶段时,其光度最大达到我们太阳光度的1,000至10,000倍。然后,该恒星YORP效应非常快地收缩成地球大小的白矮星,其光度下降到低于我们太阳的水平,因此,在巨大的分支阶段,YORP效应非常重要,但在恒星变成白矮星后几乎不存在。

“对于一个太阳质量巨大的分支恒星,就像我们的太阳将变成太阳一样,连外行星小行星带类似物也将被有效地破坏。这些系统中的YORP效应非常猛烈,并且作用迅速,大约一百万年。不是只有我们自己的小行星带会被破坏,但这将迅速而剧烈地完成。而且完全是由于我们太阳的光。”

这些小行星的残骸最终将在白矮星周围形成一个碎片盘,该盘将被吸入恒星,“污染它”。天文学家可以从地球上检测到这种污染,并对其进行分析以确定其组成。

韦拉斯博士补充说:“这些结果有助于在巨型分支和白矮星行星系​​统中找到碎片场,这对于确定白矮星如何受到污染至关重要。我们需要知道恒星变成白矮星时碎片在哪里。了解圆盘是如何形成的。因此,YORP效应为确定碎屑的起源提供了重要的环境。”

当我们的太阳死亡并在60亿年后耗尽燃料时,它也将脱落其外层并坍塌成白矮星。随着光度的增长,它将以越来越强的辐射力轰炸我们的小行星带,使小行星受到YORP的作用,并将它们分成越来越小的碎片,就像在“小行星”游戏中一样。

大多数小行星是所谓的“瓦砾堆”(散落在一起的岩石集合),这意味着它们的内部强度很小。但是,较小的小行星具有更高的内部强度,尽管这种作用会很快分解较大的物体,但碎片会在直径约1-100米的物体处达到平稳状态。一旦“巨人分支”阶段开始,该过程将继续进行,直至达到稳定水平。

随着距恒星距离的增加以及小行星内部强度的增加,其影响减弱。YORP效应可以使数百个AU(天文单位)上的小行星破裂,比海王星或冥王星所处的位置更远。

但是,YORP效应只会影响小行星。大于冥王星的物体可能会由于其尺寸和内部强度而逃脱命运,除非它们被另一过程破坏,例如与另一行星碰撞。

“由旋转引起的小物体的YORP分解引起的后序列碎片II:多重裂变,内部强度和二元产物”发表在《皇家天文学会月刊》上。

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