天文學家目睹了一個恆星系統的死亡:周邊行星,被這顆白矮星撕毀

WD1145+017是一顆白矮星,距地球約570光年。在許多方面,它是一顆典型的白矮星。它的質量約為0.6倍太陽質量,溫度約為15900開爾文。但是2015年,一個天文學家小組寫了一篇關於白矮星的論文,表明發生了一些不尋常的事情。

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寫這篇論文的天文學家在白矮星發出的光中發現了不尋常的光譜線。它顯示了鐵、氧、硅和鎂等元素的存在,這些元素都是岩石系外行星的特徵。通常,白矮星在光譜觀測中顯示氫和氦的存在,任何較重的元素都會被引力吸引到恆星中。他們還在WD1145+017附近發現了一個碎片環,這是一顆白矮星,已經存在了大約1.75億年。

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這篇論文現在才被《天體物理學雜誌》接受發表,這是首次發現白矮星“吃掉”自己的行星。總體而言,研究顯示一顆白矮星正在吞噬自己的行星。不僅如此,我們現在知道還有21顆恆星在做同樣的事情。總的來說,這催生了一個新的研究領域,有著科幻般的名字“死亡行星學”。

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在2015年的第一篇論文中,作者使用了開普勒太空望遠鏡的數據,當時它發現了WD1145+017附近不尋常的凌日。研究人員創建了36個不同類型行星的模型,每個模型運行了100次,模擬開普勒所看到的4.5小時的凌日。然後他們將它們與觀測到的過境光曲線進行比較。得出的結論是,他們看到一顆系外行星正被恆星的潮汐干擾。

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WD1145+017(白矮星,左)和附近行星脫落的想象

模擬結果顯示,最有可能產生觀測結果的天體是岩石天體,有小的核心和堅固的外殼。作者將它們與小行星灶神星進行了比較,這些緻密的天體將有能力抵抗恆星的潮汐干擾,但在短時間內,從天文角度講,它們將被撕裂。

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從面板a開始,白矮星是一個小綠點,而行星是橙色條內的小黑點。隨著時間的推移,越來越多的物質從行星上被提取出來。當其中一些物質落入白矮星時,其中一些物質在恆星周圍形成一個圓盤。

從本質上講,作者觀察到的行星被撕裂並落在白矮星上,而一些物質則被送入了一個恆星盤。在他們的研究中,他們寫道:“將潮汐破裂模擬與光度測定相結合,表明了一個外行星體的內部結構和組成的特徵,這是唯一可能的信息,因為我們正在觀察行星系統在運行中的死亡。”

這些發現向我們展示了太陽系可能發生的變化。我們的太陽最終會變成像WD1145+017一樣的白矮星。在那之前,它將變成一個紅巨星,很可能吞噬水星、金星甚至地球。像所有轉變為白矮星的恆星一樣,一系列劇烈的爆炸將物質噴射到太空。但有些行星會存活。

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任何剩下的行星都將處於一個詭異的位置:圍繞一顆白矮星運行,它的大小隻有現在太陽的一小部分,但密度卻驚人。它們的軌道,以及太陽系中所有其他天體的軌道,與它們目前的軌道相比,可能受到很大的干擾。有可能它們會接近白矮星,並被潮汐干擾撕裂,就像行星繞WD1145+017軌道運行一樣。

天文學家現在知道許多其他白矮星顯示出不尋常的瞬變和光譜。這些發現為“死亡行星學”的研究開闢了道路。正如作者在他們的論文中所寫:“像TESS和LSST這樣的全天空調查任務將能夠探測到WD1145+017這樣的其他系統,為行星科學的一個新分支“死亡行星學”創造一個課題樣本。”

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