地球的最終命運 死去的恆星吞食行星

2015-10-22 18:14:33　來源: 《科學美國人》中文版《環球科學》(北京)


核心提示：最近，科學家觀測到了被摧毀的行星系統的殘留物繞著死去的恆星運動，並被其逐漸吞食的景象，而這很可能也是我們太陽系最終的命運。



科學家觀察到遙遠的白矮星正在吞食行星殘留的碎片，這彷彿暗示了太陽系的未來。

地球的最終命運 死去的恆星吞食行星

藝術家繪製的小行星在繞白矮星運行過程中逐漸解體的景象。圖片來源：Mark A. Garlick

最近，科學家觀測到了被摧毀的行星系統的殘留物繞著死去的恆星運動，並被其逐漸吞食的景象，而這很可能也是我們太陽系最終的命運。

這一發現證實了天文學家的理論，解釋了為什麼很多白矮星（核燃料耗盡的恆星）仍然在表面累積物質，儘管所有比氦重的元素本該在白矮星形成早期就已沉入它緻密的中心。

「這個發現簡直不能更酷了，」美國空間望遠鏡科學研究所的天文學家John Debes說，「很久以前我們就想出了解釋白矮星為何布滿塵埃的理論，但直接觀測到星子（指與矮行星大小相似或更小的岩石天體）在我們的眼前蒸發，真是十分令人激動。」

當一個質量不太大的恆星，例如太陽耗盡它的所有燃料時，就會變成一個白矮星。恆星會首先膨脹成一個紅巨星，尺寸大到足以吞沒內行星（對於太陽系來說，就包括地球在內），然後褪去外層物質，只留下一個很小、很緻密的核，重元素會被白矮星巨大的引力拖入恆星中心。

然而，幾十年來，對白矮星所發出的光的分析表明，有些白矮星的表面也有金屬和其他元素。為了解釋這個問題，天文學家設想白矮星可能還在繼續吸取周圍外行星和小行星的殘留物，這些殘留物是在白矮星激烈的形成階段被甩到行星系統內部，並被其強大的引力撕碎的。後來，天文學家在部分白矮星周圍觀測到了殘骸盤，為該理論提供了證據。而現在這個研究是天文學家首次觀測到正在進行中的此類過程，論文於10月21日發表在《自然》Nature上。

觀察到瓦解行星或小行星的殘留物也可以幫助我們窺見自己的未來——該研究的第一作者，哈佛-史密森尼天體物理學中心的天文學家Andrew Vanderburg說。「這種情況在我們太陽系中也很有可能發生。」

行星的墓地

該團隊研究了室女座中的白矮星WD 1145+017，距離地球約175秒差距（571光年）。NASA的開普勒空間望遠鏡在二期任務（K2）中研究了該恆星發出的光，發現它每4.5小時就會變暗一些，就好像有什麼東西經過，掩蓋了它的光芒一樣。研究者稱，他們使用地基望遠鏡進行後續研究后發現，有至少一個，甚至很可能多達6個或更多的小型岩石天體正圍繞著該白矮星運動，並拖著由塵埃組成的尾巴。


進一步地分析來自該恆星的光后，研究者發現該白矮星表面含有鈣、鐵和鋁元素，表明這些岩石天體正在逐漸解體。研究者估計，每秒鐘有800萬千克的物質受到白矮星的巨大熱量烘烤而蒸發。後續研究或能分析出每塊天體的化學組成，通過「驗屍」來弄清它們在被摧毀前是什麼樣，加州大學洛杉磯分校的天文學家Michael Jura說。

「繼續對這一系統進行觀測，我們就能了解擋住白矮星光的塵埃顆粒大小，以及岩石天體的組成，」Vanderburg補充道，「也能找出那個恆星系統的行星組成與我們太陽系有哪些重要的不同之處。」（撰文 伊麗莎白·吉布尼（Elizabeth Gibney）翻譯 丁家琦 審校 韓晶晶）