罕见的"双星系统":白矮星变成"绞肉机",巨型行星竟然"不离不弃"

罕见的"双星系统":白矮星变成"绞肉机",巨型行星竟然"不离不弃"

宇宙中总有一些新发现,让人感到十分震惊。最近,天文学家发现了一个类似海王星大小的行星,它正在绕着一颗白矮星运行。这颗行星比白矮星体积大四倍,而主恒星白矮星似乎正在用其强大的"能量"慢慢摧毁这颗可怜的行星,因为白矮星的热量正在蒸发行星大气中的物质,最终这颗行星形成了像彗星般的尾巴,似乎是在"刹车"造成的一道道摩擦划痕。

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众所周知,白矮星是太阳等恒星的终结时期的状态。当类似太阳的恒星燃烧用尽时,它会膨胀为红色巨人,我们称之为"红巨星"。一般认为,在这个阶段,这些恒星的质量都会由于爆炸而大幅度缩小。再往后,恒星就会剩下的是一个紧凑的,相对冷却的白矮星。

就星体而言,白矮星通常是恒星种族的"废人"。它处于一颗恒星的最终状态,没有像以前那样消耗掉大量质量释放能量向外辐射。但是,它仍然具有较强的辐射力,足以将大气层从行星上剥离下来。


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这项研究中的白矮星是斯隆数字天空调查(SDSS)所观测的10,000名恒星系中的一员。沃里克的天文学家利用斯隆数据,分析了白矮星发出的光。光的细微但可检测的变化来自使天文学家能够识别存在元素的系统。他们检测到氢,氧和硫的微小峰值。氢是不寻常的,因为白矮星主要由氧和碳组成,而在这种情况下从未见过氧和硫。他们使用超大望远镜(VLT)进行了仔细观察,发现这三个元素的形状表明白矮星WDJ0914 + 1914周围存在气体环。


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科学家认为,这样的系统以前从未见过,对他们而言,这是一颗独特的白矮星星系,也是一颗独特的"双子星系",由罕见的巨型行星和白矮星组成。科学家在最初发现的时候一直认为这是一个双子星星系,没想到结果非常意外。

研究人员描述说,起初他们认为这是一颗双星,其吸积盘由两颗恒星之间的质量流形成。但是,根据观察结果发现,它是一个单一的白矮星,周围有一个圆盘,大约是我们太阳大小的十倍,仅由氢,氧和硫构成。这样的系统以前从未见过,对科学界而言,这很明显是一颗独特的恒星,只是已经走到了生命的末期而已。


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经过进一步分析,天文学家发现白矮星正在从圆盘中吸收氧气和硫。他们能够分析盘本身的组成,并发现它与我们自己的太阳系中更深层的行星相匹配,例如海王星和天王星,两者都是冰巨人。科学家进一步发现,即使很久以前就停止了融合,但白矮星仍然约为28,000摄氏度。它释放出足够的能量轰炸这颗看不见的行星,并蒸发掉其物质。该小组的计算表明,每秒大约有3000吨材料被剥离到光盘中。

天文学家盖恩西克博士认为,这颗恒星有一颗我们无法直接看到的行星,但由于该恒星太热,它正在蒸发该行星,并且我们发现它正在失去大气层。这项发现是一项重大进展,因为在过去的二十年中,我们有越来越多的证据表明行星系统可以生存到白矮星阶段。也就是说,在红巨星阶段也许星系中很多行星会被摧毁,但是人们还是想不到,会有会有质量和体积较大的行星留下来,陪伴着恒星走向"死亡"。


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科学家经过多年的观测也发现,并非所有的白矮星都像这个矮星一样热。这意味着,我们不能用这种相同的方法检测绕行星运行的行星。但是必须有更多。实际上,银河系中可能有多达100亿白矮星。其中有百分之几的热量足以使行星像这样与它们相互作用是一个悬而未决的问题。

盖恩西克博士认为,可能存在有许多较冷的白矮星,它们有行星,但缺少驱动蒸发所必需的高能光子,因此我们将无法通过相同的方法找到它们。但是,一旦大型天气观测望远镜在天空上飞行,就可以使用过渡方法检测到其中一些行星。越来越多的证据表明,行星可以生存到恒星的白矮星阶段,这一发现为这一证据增加了分量。


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很多科学家认为,这项发现是一项重大进展,因为在过去的二十年中,我们有越来越多的证据表明行星系统可以生存到白矮星阶段。我们已经看到许多小行星,彗星和其他小型行星物体撞击白矮星,要解释这些事件,还需要更大的行星状质量体。有证据证明一颗真正的行星本身散布在其中,这是重要的一步。

最终,我们的太阳可能与这个白矮星有着相同的命运。它将变成一个红色巨人,扩展并包裹着水星、金星、地球,甚至可能包括火星。在那之后,距现在大约60亿年,它将是一个白矮星。如果太阳系中的天然气巨人和冰巨人迁移到离恒星足够近的位置,它们的物质可能会像WDJ0914 + 1914对它的冰巨星所做的那样被剥离成盘状。


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此外,天文学家也指出了会发生什么。我们未来的太阳将发射足够的高能光子,以剥离木星,土星,天王星和海王星的物质,其中一些气体会进入盘中,然后进入太阳本身。未来,天文学家将能够以与我们相同的方式看到它,只不过那时的天文学家需要在太阳系之外进行观测。

研究小组成员发现,他们这个发现可能还无意中找到了研究系外行星大气的方法。当我们意识到观察到炽热的白矮星时,我们潜在地看到了太阳系外行星大气的信号,我们对此感到震惊。尽管此假设需要进一步确认,但确实可能为理解太阳系外行星大气打开了大门。


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这是天文学家第二次在意想不到的地方发现特殊的行星。今年11月,科学家在分析TESS数据的时候,发现了一颗绕红色巨星运行的行星。在这两种情况下,当这些恒星膨胀成红色巨星时,这些位置上的任何行星都应该被摧毁。但是,既然我们发现了两个,很可能还会有更多。科学家推断出每10,000个白矮星中有1个是从行星上剥夺大气层的比率。

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科学家推测,如果银河系中有100亿个白矮星,那么其中有100万个白矮星将通过光谱法检测到,这些发现在未来,势必会重塑我们对太阳系演化的理解。届时,我们可能会重新书写宇宙学教科书,人们也会到觉得我们身处的宇宙再也再也不一样了。


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