在漫長的某一天后，太陽將不再是今天這個溫和的黃色恒星。如果對天文學感興趣會知道，這是恒星演化理論得出的必然結論。長期以來，我們知道太陽終將膨脹成紅巨星，吞噬水星、金星，還有地球。但直到最近，人類第一次親眼目睹了這種行星末日的真實畫面，但故事的發展有些出人意料。

2025年4月，一個國際研究團隊公布了詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的最新觀測結果，改寫了我們對恒星如何吃掉行星的認知。這顆編號為ZTF SLRN-2020的恒星，向我們展示了一種更加緩慢，卻同樣無情的行星死亡方式。

故事要從2020年5月說起。

加州理工學院的茲威基瞬變設備（ZTF）是一臺專門搜尋宇宙中短暫天文現象的望遠鏡，它捕捉到了銀河系中一個不尋常的閃光。在短短10天內，一顆原本黯淡的恒星突然增亮了100倍，隨后在接下來的6個月里慢慢暗淡下去。這種持續時間不長不短的爆發，既不像新星爆發那樣劇烈，也不像普通的恒星耀斑那樣短暫。

更奇怪的是，當天文學家調取NASA的NEOWISE紅外望遠鏡數據時，發現這顆恒星早在光學爆發前7個月就開始在紅外波段變亮了。這暗示著恒星周圍出現了大量塵埃，不要小瞧這樣的現象。在宇宙中，塵埃通常是劇烈事件的副產品，當恒星拋射物質、行星解體或天體碰撞時，熾熱的氣體會冷卻凝結成微小的塵埃顆粒。這些塵埃吸收恒星的光芒并在紅外波段重新輻射出來。就像一場即將上演的宇宙大戲，塵埃云的出現往往是序幕，這預示著某種劇烈的事件正在醞釀。

立即引起了全球天文學家的關注。在接下來的幾年里，多個研究團隊利用地面和太空望遠鏡對ZTF SLRN-2020進行了持續觀測。直至2023年5月，第一批研究結果發表。科學家們認為，他們見證了理論預言已久的場景：當類太陽恒星耗盡核心的氫燃料后，核心會收縮升溫，而外層會急劇膨脹，變成一顆紅巨星。在這個過程中，恒星的半徑可能增大100倍以上。如果恒星周圍有行星環繞，那些軌道較近的行星將不可避免地被膨脹的恒星吞沒。

基于觀測數據，研究團隊在當時推斷：ZTF SLRN-2020是一顆正在向紅巨星演化的類太陽恒星，在膨脹過程中吞噬了一顆不幸的行星。被吞噬的行星在恒星面前就像一粒花生米落入熔爐。當行星墜入恒星時，釋放的引力勢能轉化為光和熱，從而造成了觀測到的爆發現象。

然而，當韋伯望遠鏡的金色巨眼轉向這片現場時，它看到了完全不同的景象。

韋伯望遠鏡的中紅外儀器（MIRI）和近紅外光譜儀（NIRSpec）對這顆恒星進行了細致入微的檢驗，然而這顆恒星的亮度和溫度都不符合紅巨星的特征。相反，所有證據都指向一個驚人的結論：這是一顆仍在壯年的主序星，質量僅為太陽的0.7倍，此時本不應該膨脹。

那么，行星是如何走向末日的呢？

在4.7微米波長處，望遠鏡捕捉到了一氧化碳（CO）分子的特征發射線。這些熾熱的氣體溫度高達1340K，聚集在距離恒星僅15個太陽半徑的地方，相當于水星軌道的三分之一。而且望遠鏡還探測到了氫的布拉克特-α發射線，這通常意味著有物質正在落向恒星。

那么真相或許是：這顆行星并非被膨脹的恒星吞沒，而是在潮汐力的作用下，軌道緩慢衰減，最終螺旋墜入了恒星。

就如同月球對地球海洋的影響，產生潮汐的漲落。現在把這種力量放大無數倍，那就是近距離行星所承受的恒星潮汐力。這顆不幸的行星在數百萬年的時間里，被潮汐摩擦不斷消耗著行星的軌道能量，使它一圈比一圈更接近恒星。

通過對不同時期觀測數據的精確分析，天文學家發現ZTF SLRN-2020周圍存在著兩個截然不同的塵埃成分。根據2025年發表的研究，第一個是溫度約280K（約7°C）的冷塵埃，質量達到太陽的百萬分之一。這些塵埃是行星被撕碎后噴射到太空中的物質，在宇宙的低溫環境中逐漸冷卻形成的。

第二個塵埃成分則完全不同，溫度高達720K（約450°C），但質量僅為太陽的千億分之一。科學家推測，這可能是部分噴射物質在引力作用下回落到恒星附近，形成了一個熾熱的吸積盤。

那么可以推測，當行星開始掠過恒星的外層大氣時，熾熱的恒星大氣像砂紙一樣磨損著行星，行星的物質開始剝離、飛濺，正如哈佛-史密松天體物理中心的Morgan MacLeod形容的那樣：行星在墜落過程中，開始在恒星周圍涂抹開來。這個過程釋放出巨大的能量，產生了我們觀測到的光學爆發。而整個吞噬過程，從行星第一次接觸恒星大氣到完全消失，可能只持續了幾個月。

不過不必擔心，地球不會像ZTF SLRN-2020中的行星那樣因潮汐作用螺旋墜入太陽，因為地球與太陽的距離足夠遠，潮汐效應微乎其微。潮汐力的強度與距離的三次方成反比，地球距離太陽約1.5億公里，這是1個天文單位，而ZTF SLRN-2020中的行星距離恒星比水星還要近，可能只有0.05個天文單位。這也就是說，被吞噬的那顆行星承受的潮汐力是地球的萬倍。

更重要的是，地球的軌道非常穩定。在過去的45億年里，地球的軌道只發生了微小的變化。實際上，由于太陽通過恒星風不斷失去質量，地球的軌道正在以每年1.5厘米的速度緩慢向外擴張。

然而，并非所有行星都像地球這樣幸運。在系外行星的世界里，存在著一類被稱為熱木星的特殊天體。它們是巨大的氣態行星，卻在極其靠近恒星的軌道上運行，有些甚至3天就能繞恒星一圈。

根據最新的觀測數據，這些熱木星正在經歷緩慢但不可逆轉的軌道衰減，2019年發表的一項研究甚至發現，擁有熱木星的恒星在銀河系中的速度分散度較小，這暗示它們比普通恒星更年輕。為什么？因為老年恒星的熱木星可能已經被吞噬了。

而根據天文學家的推測，這次ZTF SLRN-2020中被吞噬的便是一顆質量可能接近10個木星質量的氣態巨行星，一顆典型的熱木星。這個推測來自四條線索。

第一條線索：能量與質量

根據研究，整個爆發事件釋放的總能量遠低于恒星合并事，卻又高于普通的恒星耀斑。通過將ZTF SLRN-2020與已知的恒星合并事件V1309 Sco進行對比，科學家發現兩者的能量相差約1000倍。

基于恒星合并的理論模型，釋放能量與合并天體的質量成正比。V1309 Sco涉及的是一個0.1倍太陽質量的伴星，而ZTF SLRN-2020的能量恰好暗示了是行星的質量范圍。

第二條線索：噴射物的質量

通過分析塵埃的紅外輻射，科學家計算出爆發拋射的物質總量相當于0.1到1個木星質量。這個質量太小，不可能是恒星，但對于一顆巨行星來說卻恰到好處。

第三條線索：化學

最有說服力的證據來自韋伯望遠鏡的光譜觀測。在4.3微米波長處，望遠鏡可能探測到了磷化氫（PH?）的發射信號。磷化氫是氣態巨行星的標志性分子：在太陽系中，只有木星和土星的大氣中含有大量磷化氫，而地球等巖石行星幾乎不含磷化氫，恒星則是由于溫度太高，磷化氫會被分解。

第四條線索：軌道特征

一個重要現象：這顆恒星的亮度在緩慢而穩定地增加。這種平穩的亮度變化告訴了我們這顆行星當時的軌道已經非常接近圓形了。如果行星的軌道是橢圓形的，它會時而靠近恒星、時而遠離。但觀測顯示亮度變化非常平穩，這說明行星一直保持著幾乎恒定的距離在圍繞恒星運轉。

同時，科學家推算出這顆行星的軌道周期不到一天，如此短的軌道周期意味著這顆行星離恒星極其近。這種極近距離、極短周期的軌道配置，正是熱木星的典型特征。這些行星因為離恒星太近，表面溫度可達上千度，因此得名熱木星。

而ZTF SLRN-2020的故事尚未結束。韋伯望遠鏡的觀測表明，這顆恒星周圍仍有熾熱的吸積盤在緩慢旋轉，那是行星最后的遺骸，正緩慢落向恒星。終會在未來的某一天，最后一縷行星的灰燼消散在恒星的烈焰中。

參考資料：

NASA, ESA, CSA, R. Crawford (STScI)

De, K., MacLeod, M., Karambelkar, V. et al. An infrared transient from a star engulfing a planet. Nature 617, 55–60 (2023).

Lau, R. M., Jencson, J. E., Salyk, C. et al. Revealing a Main-sequence Star that Consumed a Planet with JWST. ApJ 983, 87 (2025).

本文為科普中國·創作培育計劃扶持作品

出品丨中國科協科普部

監制丨中國科學技術出版社有限公司、北京中科星河文化傳媒有限公司

作者丨蔡文垂 中國科學院大學 博士研究生

審核丨韓文標 中國科學院上海天文臺 研究員

來源: 科普中國創作培育計劃

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