白矮星的大氣層中漂浮著被壓碎的行星的屍體

你是否想象過 當一顆恆星死亡時 它的行星會發生什麼 它們會被毀滅嗎 它們會留下什麼痕跡 天文學家正在尋找死星的屍體中的死亡行星的骨骼 他們可能剛剛找到了一些令人驚訝的證據 在《自然天文學》雜誌上的一篇論文中 一個研究團隊描述了他們如何利用蓋亞空間衛星的數據 窺探四顆白矮星的大氣層 這些白矮星是曾經巨大的恆星 在燃盡所有燃料後 萎縮成了結晶的乾枯的外殼 在這些恆星周圍的氫和氦的熱湯中 研究團隊發現了鋰、鈉和鉀的清晰痕跡 這些金屬在恆星殼中很豐富 而且它們的比例 正是它們預期在岩石行星內部找到的比例 將所有這些元素與太陽系中不同類型的行星物質進行比較 我們發現它們的組成與除了一種物質之外的所有物質都明顯不同 《大陸地竅》研究的主要作者 英國華威大學的天體物理學家馬克·霍蘭茲 在一封電子郵件中說 根據霍蘭茲和他的同事們的說法 這些地竅金屬的存在表明 他們分析的每一顆老舊的暗淡的恆星 可能曾經位於一個與我們的太陽系不太不同的太陽系的中心 然後在它們垂死的時代 這些恆星將它們的太陽系撕成碎片 吞噬殘骸 我們的太陽系也可能有這樣的命運 當恆星死亡時 在數十億年的時間裏 質量在太陽的十分之一到八倍之間的恆星 會燃盡它們的核燃料 當這種情況發生時 這些老舊的恆星會脫去它們火熱的外層 萎縮成一個熱、白、緊湊的核心 將半個太陽的質量壓縮成一個不比地球更寬的球體 一顆白矮星 這些熾熱的能量球有著極強的引力 而且非常熱和明亮 起初是這樣 但是白矮星越老就越冷和暗淡 它的大氣層中就會出現更多的光波長 通過研究這些光波長 科學家可以計算出恆星大氣層的元素組成 研究人員說 大多數白矮星的大氣層都是由氫或氦主導的 但是如果死亡的恆星的強大的引力 吸引了周圍空間的物質 它們就可能被其他元素污染 例如 如果一顆白矮星碰巧吸入了一個破碎的行星的碎片 那麼被摧毀的物體中的任何元素 都可以釋放出自己的光 給天文學家提供一個潛在的光譜指紋 霍蘭茲說 在他們的新論文中 霍蘭茲和他的同事們 以地球130光年內的4顆老舊的白矮星為目標 看看它們的大氣層是否有行星殘骸的證據 每顆死亡的恆星都在50億到100億年之間 而且足夠了 讓天文學家能夠探測到 由金屬元素發出的光波長 從它們暗淡的大氣層中射出 在所有4顆老舊的恆星中 研究人員都發現了一種與行星碎片的組成非常接近的鋰 和其他金屬的組合 其中一顆恆星 它們捕捉到了一個非常清晰的視角 它的大氣層中含有的金屬 與地球的大陸地殼幾乎完美地匹配 霍蘭茲說 對於研究人員來說 只有一個合乎邏輯的解釋 這些老舊的白矮星 仍然保留著它們曾經照耀過的行星的灼熱的殘骸 要想進入白矮星的大氣層 這些行星殘骸必須在數百萬年前 被恆星的強大的引力拉進來 當恆星結束了它作為紅巨星的時期 並將它的外層氣體噴射到空間中時 霍蘭茲說 靠近恆星的任何行星 都會在紅巨星階段被摧毀 但是任何活得足夠久 能看到它們的太陽變成白矮星的行星 也會看到它們的太陽系的引力變得混亂 在紅巨星階段結束 太陽變成白矮星後 行星的軌道會變得更加混亂 因為白矮星太陽只有它原來質量的一半 而行星現在更遠了 霍蘭茲說 他補充說 這種引力的幹擾增加了行星碰撞的風險 這可能會使太陽系充滿死亡世界的破碎的岩石殘骸 更大的外太陽系的行星 可能會施加它們自己強大的引力 將這些殘骸從軌道上拋出 其中一些可能會靠近白矮星太陽 被吸進去並合併 雖然霍蘭茲和他的同事們研究的四顆白矮星周圍 似乎發生了類似的事情 但是地球是否會遇到類似的命運 誰也不知道 根據研究的合著者 也是華為大學的教授 鮑里斯·蓋斯特的說法 地球的命運取決於太陽系的穩定性 以及太陽變成白矮星後 行星的軌道是否會發生變化 他說 如果太陽系的行星能夠保持穩定 那麼地球就不會被白矮星太陽吞噬 而是繼續圍繞它旋轉 直到宇宙的盡頭 但是如果行星的軌道發生擾動 那麼地球就有可能被拋向白矮星太陽 或者被其他行星撞碎 目前科學家還不清楚 太陽系的行星在太陽死亡後的運動情況 因為這需要對行星系統的演化 進行複雜的數值模擬 蓋斯特說 我們需要更多的觀測數據 來確定白矮星周圍的行星殘骸的組成分佈 以及它們與白矮星的相互作用 這樣我們才能更好地理解太陽系的未來 以及其他類似的行星系統的演化歷史 白矮星是恆星演化的最終階段 它們是由質量不足以變成 中子星或黑洞的恆星留下的核心 白矮星的質量與太陽相當 但是體積只有地球的一半左右 因此密度極高 白矮星沒有核聚變 它們的亮度只是由殘存的熱能維持 隨著時間的推移 白矮星會逐漸冷卻 最終變成黑暗的黑矮星 白矮星的研究可以幫助我們 瞭解恆星的生命週期 以及宇宙中的元素形成 白矮星的大氣層可以反映它們的化學成分 以及它們是否吸收了周圍的物質 例如行星殘骸 通過分析白矮星的光譜 科學家可以測量它們的溫度 質量 年齡 和距離 白矮星也可能與一些天文現象有關 例如超新星爆發 引力透鏡和引力波 如果兩顆白矮星相互靠近 它們就可能發生碰撞或合併 從而產生巨大的能量釋放 這種事件可以導致一種特殊類型的超新星 稱為IA型超新星 它們是宇宙中最亮的恆星爆發 也是測量宇宙膨脹的重要工具 另一種可能的結果是 兩顆白矮星合併成一顆更大的白矮星 或者形成一顆中子星或黑洞 這種過程會產生引力波 即時空的漣漪 它們可以被特殊的探測器捕捉到 白矮星的觀測需要使用不同波長的望遠鏡 例如可見光 紫外線 X射線和無線電波 不同波長的光可以揭示白矮星的不同特徵 例如溫度 磁場和周圍環境 目前有許多望遠鏡可以用來觀測白矮星 例如哈勃太空望遠鏡 錢德拉X射線天文臺 蓋亞空間衛星 詹姆斯韋伯太空望遠鏡和大型望遠鏡陣列