白矮星带来了对恒星死亡时发生的系统混乱的新观察

摘要:

美国加州大学洛杉矶分校(UCLA)的天文学家及其同事报告称,附近一颗恒星的剧烈死亡对其行星系统造成严重破坏进而留下的死亡恒星--被称为白矮星--正在从该系统的内部和外部吸食残骸。

访问:

阿里云复工专属福利首购1元起

天文学家观察到一颗白矮星同时吞食岩石金属物质(可能来自附近的小行星)和冰雪物质(据推测来自类似于我们太阳系边缘的柯伊伯带的物体),系在宇宙观察到的第一个。

Ted-Johnson.webp

研究首席研究员Ted Johnson说道:“我们从未见过这两种物体同时吸积到一个白矮星上。通过研究这些白矮星,我们希望能更好地了解那些仍然完整的行星系统。”据悉,Johnson是加州大学洛杉矶分校物理和天文学专业的学生,刚刚毕业。

这些结论则是基于对G238-44大气层所捕获的物质的检查,这颗白矮星距离地球约86光年,研究人员们使用了来自哈勃太空望远镜和其他NASA卫星和观测站的存档数据。白矮星是类似于我们太阳的恒星脱落其外层并停止通过核聚变燃烧燃料后剩下的烧毁的核心。

尽管白矮星的广泛饮食令人惊讶,但这些发现也是耐人寻味的,因为天文学家认为冰冷的天体撞入并灌溉了我们太阳系中干燥的岩石行星--包括地球。几十亿年前,彗星和小行星被认为向我们的星球输送了水从而触发了生命的必要条件。研究的论文共同作者、加州大学洛杉矶分校物理学和天文学教授Benjamin Zuckerman称,在G238-44上检测到的物质构成意味着冰库可能在行星系统中非常常见。

Zuckerman说道:“我们所知的生命需要一个覆盖着碳、氮和氧等各种挥发性元素的岩石行星。我们在这颗白矮星上看到的元素丰度似乎来自岩石母体和富含挥发性的母体--这是我们在对数百颗白矮星的研究中发现的第一个例子。”

混乱和毁灭:从活星到红巨星再到白矮星

行星系统演化的理论将一颗恒星的消亡描述为一个动荡的、混乱的事件,这个事件开始时,它先是急剧膨胀成所谓的红巨星,然后迅速失去其外层进而坍缩成一个白矮星--一个跟地球差不多大小的超密集恒星,其质量相当于我们的太阳。这个过程极大地扰乱了剩余行星的轨道,而较小的天体--小行星、彗星、卫星--如果冒险离它们太近则就会像弹球一样被打并被送向白矮星。

这项研究证实了混乱的真正规模,其表明在白矮星阶段开始后的1亿年内,该恒星能同时从其附近的小行星带和遥远的柯伊伯带状区域捕获和消耗物质。

尽管天文学家已经对太阳系以外的5000多颗行星进行了编目,但对其内部构成有一些直接了解的唯一行星只有地球。加州大学洛杉矶分校天文学研究员Beth Klein指出,由于加入G238-44的材料是主要行星的组成部分,这种白矮星吃人的现象提供了一个独特的机会,它可以将行星拆开,看看它们最初围绕恒星形成时是由什么构成的。

该小组测量了白矮星大气中存在的氮、氧、镁、硅和铁等元素。Johnson表示,他们检测到的铁的丰度非常高,是地球、金星、火星和水星等陆地行星的金属内核的证据。意外的高氮丰度使他们得出结论,冰体也是存在的。

“跟我们的数据最匹配的是类似水星的物质和类似彗星的物质几乎二比一的混合,后者是由冰和灰尘组成的。金属铁和氮气冰分别表明行星形成的条件大不相同。没有任何已知的太阳系天体具有如此多的这两种物质,”Johnson说道。

研究人员指出,我们自己的太阳在约50亿年后的最终情况很可能跟G238-44所看到的情况相当相似。他们预测,在太阳的红巨星阶段,地球可能跟内行星一起被完全蒸发掉。

Johnson指出,我们太阳系主要小行星带中的许多小行星的轨道将受到木星的引力干扰,同时还将落到将由太阳变成的白矮星残骸上。

两年多来,加州大学洛杉矶分校的研究小组跟加州大学圣地亚哥分校和德国基尔大学的同行一起通过分析在白矮星上检测到的元素努力揭开G238-44的神秘面纱。

他们的分析包括来自NASA退役的远紫外光谱探测器、夏威夷凯克天文台的高分辨率阶梯光谱仪及哈勃太空望远镜的宇宙起源光谱仪和太空望远镜成像光谱仪的数据。哈勃太空望远镜是NASA和ESA的一个国际合作项目。

该小组的成果已于6月15日的美国天文学会新闻发布会上公布。

查看评论
created by ceallan