三颗本该被吞噬的行星
在生命晚期,像太阳这样的恒星会攀上天文学家所说的红巨星支:它的外层会膨胀好几个数量级。届时,潮汐和恒星质量的损失应会把任何轨道过近的行星拖进去并吞噬——对类太阳恒星来说,大约是1个天文单位(日地距离)以内。对年老恒星的巡天确实只发现了极少数短轨道上的巨行星。
在这一分支的顶端,氦在核心点燃,恒星重新收缩。它稳定在一个较小的阶段,称为红团簇(red clump),在核心燃烧氦。因此,在红团簇恒星附近看到的任何行星,必定经历过其恒星最大的时刻。迄今为止,这样的“禁区”行星只报道过一颗。
聆听恒星
难点在于区分这两个阶段。一颗正在攀升的巨星和一颗处于红团簇阶段的巨星,从光上看十分相似。但它们振动的方式不同。恒星会振荡,而它们的振荡可以探测核心的密度:这就是星震学。
云南大学和中国科学院的Wen-Xu Lin、Sheng-Bang Qian及其同事用这种方法筛查了所有已知的行星宿主恒星,所用的是TESS任务记录的光变曲线。有三颗恒星被可靠地确认处于红团簇阶段:24 Boo、HD 12648和TYC 4282-605-1。随后,团队重新分析了来自三个天文台、跨越多年的测量数据,这些数据记录了每颗恒星因其行星的引力而产生的摆动。
在昔日恒星之内的轨道
这三颗行星:
- 24 Boo b以30.3天的周期绕其恒星运行,距离为0.183个天文单位——这是已知离红团簇巨星最近的行星。它的最小质量约为木星的四分之三。
- TYC 4282-605-1 b:101.6天,0.489天文单位,质量至少是木星的14倍。
- HD 12648 b:132.9天,0.516天文单位,质量至少是木星的2.5倍。
这些恒星如今的宽度约为太阳的10到12倍。问题在于,它们在红巨星支顶端时有多宽。团队用恒星演化模型计算了这一最大半径,并改变了对流和化学组成中不确定的细节。24 Boo b的轨道位于所有测试曲线的下方,TYC 4282-605-1 b的轨道也是如此。HD 12648 b更接近边界:在最有利的对流设定下,它被吞噬的概率从几乎确定降为43%。
对轨道本身建立的模型——质量损失、恒星风造成的拖曳、潮汐——给出了一条简单的规则:在单颗恒星的普通演化下,红团簇恒星周围观测到的行星,其轨道绝不应比该恒星过去的最大半径更近。在所有测试过的模型下,24 Boo b和TYC 4282-605-1 b都更近;而HD 12648 b是否更近,则取决于对流设定。

已确认行星的轨道距离与宿主恒星半径的关系:本研究的三颗行星(红色菱形)位于红团簇大小的恒星之中,距离异常地近。——图2d,Lin等(2026),arXiv:2611.04544。
它们是如何幸存的?
作者列出了几种可能性,并明确表示这些只是设想,而不是他们已证明的机制:
- 双星的过去。如果一颗宿主恒星曾与伴星交换质量,或与之并合,它的包层可能从未膨胀到那么大。对于一颗重元素如此贫乏的恒星来说,24 Boo的振荡显示出异常弱的耦合,这暗示它的历史可能并不是一颗单星的历史。并合产物还可能保留或重建一个盘,“第二代”行星可能在其中形成。
- 被吞噬行星形成的盘。如果一颗内侧行星被吞噬,它倾注到恒星中的能量可能把气体抛射出来,形成一个暂时的盘;在恒星收缩之后,这个盘可能把外侧幸存的行星向内拉。
- 死里逃生。一颗行星可能在分支顶端附近一度没入膨胀的包层,随后又回到了包层之外,因为包层退缩的速度比它轨道衰减的速度更快。
捕获一颗自由漂浮行星,或在多行星系统内部重新洗牌,被认为可能性较小。
只有一颗禁区行星时,它只是个异常。有了三颗,作者便谈到了一类新的演化行星系统——以及年老恒星周围那些现有模型尚未涵盖的物理过程。
