增压光将小行星粉碎–级联破坏

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。

垂死恒星发出的辐射足够发光，可以轻松地使绕行的小行星加速旋转，从而达到分解速度。华威大学（University of Warwick）天文学家领导的新研究将破坏级联计算为巨石大小的碎片破裂形成了一个巨大的小行星碎片场，就像经典的街机游戏一样包括相互旋转的碎片，称为“双小行星”。科学家预测，太阳系的小行星带将在60亿年内被太阳光粉碎

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。

在“巨型分支”阶段结束时恒星的电磁辐射（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裂开。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“巨型分支”阶段变大了数百倍，并增加了1万倍的光度，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，在内部进行重新分布，然后从不同的位置发出，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，它们在每次破坏事件之后如何分解为越来越小的小行星一样。科学家们计算出，在大多数情况下，在碎片变得太小而不会受到影响之前，将发生十次以上的裂变事件或破裂。

华威大学天文学与天体物理学小组的主要作者Dimitri Veras博士说：“当一颗典型的恒星到达巨大的分支阶段时，其发光度最大达到我们太阳的发光度的1,000到10,000倍。然后，恒星很快就会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，在巨大分支阶段，YORP效应非常重要，但是在恒星变成白矮星之后几乎不存在。

“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恒星一样，连外行星小行星带类似物也将被有效地摧毁。这些系统中的YORP效应非常猛烈，并且可以迅速起作用，大约一百万年。我们自己的小行星带不仅会被破坏，而且还会迅速而剧烈地完成。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碎片盘，并且该盘将被吸引进入恒星，“污染”它。天文学家可以从地球上检测到这种污染，并进行分析以确定其组成。

Veras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，才能了解圆盘是如何形成的。因此，YORP效应为确定碎片起源的位置提供了重要的环境。

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。随着光度的增加，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”（散落在一起的一组岩石），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，直到达到稳定水平。

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因其尺寸和内部强度而逃脱命运-除非它们被另一个过程破碎，例如与另一个行星的碰撞而破碎。

参考：“由于旋转引起的小物体的YORP破裂而产生的主序列后碎片– II。多重裂变，内部力量和二元产物”，Dimitri Veras和Daniel J Scheeres，2019年12月20日，皇家天文学会月报。DOI：
10.1093 / mnras / stz3565

该研究得到了英国科学技术委员会的支持。