恆星死亡後 系統內行星命運如「宇宙彈珠」

彈珠台（Pinball）是1934年發明的一種投幣式遊戲，裡面的小球在各種障礙物之間、在引力的作用下運行路徑充滿了隨機性，令玩家著迷。

最近一份研究模擬了距離地球僅135光年的一個恆星系統未來的演化情況，發現當裡面的恆星死亡變成白矮星後，系統內原本很有規律運行的四大行星的運動路徑，將像彈珠台遊戲裡面的彈珠那樣，也充滿了不確定性。

天文學家研究星體的演化，有的模擬從恆星的誕生如何發展成為一個豐富的恆星系統；有的通過模擬恆星死亡後系統的發展，從而推測現在所看到的白矮星以前的歷史。這份研究就是後者，以考察白矮星系統以前可能經歷的情況。

這份由英國華威大學（University of Warwick）和艾希特大學（University of Exeter）的研究挑選了HR 8799恆星系統，因為它裡面四大行星的軌道有規律得令人稱奇，所以天文學家很好奇在未來恆星死亡之後，這些行星的「命運」將會怎樣。

這個系統里的恆星是一顆年齡大約在3000萬～4000萬年間的A類恆星。四顆異常大的行星繞著它運轉。每顆行星的質量都是木星的五倍以上，而且它們繞行恆星的軌道距離很近。

這個系統里還有兩個塵埃盤，一個在最內圍行星軌道的裡面，另一個在最外圍行星軌道的外面。

令人稱奇的是，這四顆行星軌道週期互相之間都是完美的2倍之差。也就是說，當最外圍行星繞行恆星一周的時候，在它裡面的第二顆恆星正好繞行了2周，再往裡面的第三顆行星正好繞行了4周，而最裡面的行星正好繞行了8周。

研究估計，儘管處於銀河系潮汐力的作用和偶爾路過該系統的外來恆星的影響，這個系統在未來30億年里仍然可以維持這個狀態。可是，一旦恆星進入紅巨星階段這個系統完美的平衡就將不復存在。接下來這顆恆星的體積將膨脹到原來的幾百倍，並且脫掉一層外殼，質量只剩原來的一半，最後成為一顆白矮星。

模擬結果顯示，任何一個因素、即使再小的因素的變化，都會導致每顆行星最終的位置徹底不一樣。

研究負責人華威大學物理系的維拉斯（Dimitri Veras）說：「這些行星的命運將在引力的相互影響下充滿了各種的可能性。在一種情況下，最裡面的那顆行星將被彈出這個系統；另一種情況下，則是在第三個軌道上的行星被彈離系統；又或者是位於第二個和第四個軌道上的行星互相交換它們所處的位置。任何一個因素的細微變化，都會衍生出各種可能情形的組合。」

雖然這些行星未來的位置有這麼多不確定的可能性，但是研究者認為唯一確定的情形是：這些行星在移動的過程中，都會把那兩個塵埃盤內的物質挑起來丟進恆星的大氣之內。這種物質正是當今天文學家在研究白矮星系統歷史的重要線索。

「這些行星在白矮星周圍的不同位置移動，很容易就會把所經之處的塵埃踢到白矮星的上面，從而汙染了白矮星。」維拉斯說。

這份研究發表於《天文學會月刊》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）。