是谁污染了恒星？

天文学家在观察那些拥有行星的恒星时，发现在矮星(一种质量、体积相对较小、光亮度等于平均水平或低于平均水平的恒星，如太阳)的表面经常表现出富含铁，而巨恒星(光度极大的、异常巨大的恒星)却没有这样的情况发生。天文学家认为这是由于行星岩屑崩坍时的碎片落到恒星的外表面，污染了恒星的表面，而在巨星上，这种污染被稀释了，混合到它的内部。但是由于无法测量恒星内部的结构和化学成分，这种看法一直是一种推测。直到最近，欧洲天文学家测量了红巨星表面的化学成分，才为这个假设找到了依据。

　　天文学家对这个问题十分关注的原因是因为从第一颗外行星被发现后只有几年，科学家们已经证明在富含铁元素的恒星周围更容易发现行星，含铁元素少的恒星周围行星少，并证明拥有行星的恒星比没有行星的恒星金属含量高两倍左右。

　　那么，人们就会提出一个问题，在恒星和行星的演化过程中，谁起主导作用?到底是恒星的金属促进了行星演化呢，还是行星的存在导致了恒星金属含量较高呢?这是一个典型的鸡生蛋还是蛋生鸡的问题。如果是前一种情况，那么恒星内部也应当含有丰富的金属：如果是后一种情况，那么只有恒星表面富含金属，而内部没有。在观察恒星和测量其光谱的时候，天文学家们只能了解恒星外层，而无法确定其整体构成成分。当行星的碎片落到恒星上时，这些碎片将停留在恒星的外表面，污染恒星，并在光谱中留下痕迹。所以，天文学家可以了解行星和恒星表面的化学成分，而无法知道它们里面的化学成分，也就无法知道恒星表面的铁来自何处。

　　为了解决这个问题，一支国际天文学家团队决定另辟蹊径，他们企图通过另一种类型的恒星来研究这个问题，他们选择了红巨星。红巨星是一种已经消耗尽核心氢元素的恒星。恒星在发光几亿到几十亿年后，中心内部的氢含量将消耗殆尽，由于热核反应的能量供应不足，恒星整体开始收缩，收缩使温度增高，紧贴在核心外面的薄层开始氢聚变为氦的热核反应，这时外层温度增高，体积逐渐变大。膨胀时，恒星的最外层变冷，并发出红光，最后生成“红巨星”。红巨星的体积很大，它的半径一般比太阳大100倍。有的更大，例如，红超巨星参宿器的半径约为太阳的900倍，食双星仙王座中的红超巨星半径约为太阳半径的1600倍。所以，红巨星是步入老年期的恒星。

　　天文学家研究了14颗拥有行星红巨星表面的化学成分，发现它们与太阳和类日恒星最大的不同点是处在演化过程中的红巨星并不含有丰富的铁，甚至是当它拥有一些行星的时候。这说明恒星表面的铁是外来的，不是恒星自己的。

　　为什么类日恒星与红巨星表面铁含量不同呢?天文学家们认为最合理的解释是红巨星与类日恒星的对流层大小不同，太阳的对流区仅占其质量的2％，而红巨星的对流区很大，比类日恒星大35倍。也就是说，如果行星的碎片落到红巨星上，将会被稀释35倍。这证明类日恒星上含有丰富金属的原因是由于行星的碎片污染了它，而不是由于恒星本身所具有的。当恒星被原始行星包围的时候，行星上富含较重金属的物质会掉落到恒星上，污染其表面。在类日恒星上这种金属污染很明显，而这种“污染”在红巨星上被稀释，并融入了红巨星内部。这个发现解决了天文学家多年来对于有行星的恒星表面含有丰富铁的困惑，原来它们是行星碎片落到上面造成的，怪不得那些没有行星的恒星表面含铁量很低。

　　

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