当一颗恒星消亡时,它的行星们该何去何从?好吧,如果那颗恒星是一颗距离我们86光年远的白矮星,那么这些行星目前正处于被恒星撕裂和吞噬的过程中,就像克罗诺斯吞食他的孩子一样(译者注:克洛诺斯是希腊神话中的第二代众神之王,克洛诺斯推翻了他父亲乌拉诺斯的残暴统治后,领导了希腊神话中的黄金时代,直到他被他自己的儿子宙斯推翻)。
这对白矮星来说并不那么稀奇。但这颗被命名为G238-44的恒星就是一个“贪吃者”——天文学家第一次看到其中一颗恒星同时吞噬其行星系内外的物质,这是迄今为止观察到的最深远的恒星“同类相食”现象。
* G238-44(想象图)
在G238-44的大气层中,天文学家发现了一些痕迹,这些痕迹表明,这颗死亡的恒星最近吸积了一些金属和岩石性质的物质——比如太阳系内的小行星。当然也有一些冰冷的物质,比如太阳系外柯伊伯带的冰冻天体。
加州大学洛杉矶分校的物理学家和天文学家泰德·约翰逊说:“我们从未见过这两种物体同时吸积到一颗白矮星上。通过研究这些白矮星,我们希望对完整的行星系有更好的了解。”
白矮星是一颗质量高达太阳8倍的普通恒星生命结束时所发生的现象。一旦这样一颗恒星耗尽了聚变所需的物质,它就会膨胀到红巨星大小,然后抛出外部物质,恒星核心在重力作用下坍缩,形成一个致密的物体,用剩余的热量发出明亮的光——这就是白矮星。
虽然这一过程在围绕恒星运行的行星上看起来相当艰难——几十亿年后,当太阳到达红巨星状态时,它可能会膨胀到足以吞没火星——但最近,天文学家发现了一些证据,表明行星系的某些部分实际上可以在这一过程中幸存下来。
太阳系外行星已经被证实在围绕白矮星运行,还有一种是“死亡行星学”——研究白矮星系外行星残骸的方法是基于它们含有“污染”白矮星大气层的重元素的痕迹。
由于白矮星的密度非常大(想象一下太阳质量的物体,被包裹在地球大小的球体中),重元素应该会很快从我们的视野中消失,这意味着白矮星大气中的任何重元素污染都需要最近才沉积下来。
这很令人兴奋,因为这意味着我们可以间接地探测到系外行星的内部。我们知道地球是由什么组成的,我们也很确定我们在一定程度上了解太阳系其他行星的组成,但我们不可能像地球或太阳系其他行星那样探测围绕遥远恒星运行的系外行星。
因为到目前为止探测到的其他行星系统似乎在很多方面都与太阳系不同,探测被白矮星吞噬的系外行星的内部,可以帮助科学家们确定系外行星的内部是否也不同,比如这颗G238-44恒星。
* 科学家认为在G238-44附近发生的事情
约翰逊和他的同事们发现,这颗白矮星大气中的污染是迄今为止前所未闻的。他们检测到了10种比氦重的元素:碳、氮、氧、镁、铝、硅、磷、硫、钙和铁。
铁和氮丰度特别高,研究小组表示,前者揭示了一个具有分化的铁核的天体,而后者则揭示了冰体的存在。
约翰逊说:“与我们的数据最吻合的是类似水星的物质和类似彗星的物质的混合,它们由冰和尘埃组成,比例接近2:1。铁元素、氮冰都表明行星形成的条件截然不同。目前已知的太阳系天体中,还没有哪一个兼具这两种元素。”
研究结果还表明,在银河系中,形成宜居世界的元素可能并不那么罕见。地球是一个多岩石的世界,人们认为,由于小行星的撞击,地球上孕育了水等对生命至关重要的元素,探测到富含氮的物质可能意味着这些元素在其他行星上是比较常见的。
加州大学洛杉矶分校的物理学家和天文学家本杰明·祖克曼说:“我们所知道的生命需要一个岩石行星,上面覆盖着各种挥发性元素,比如碳、氮和氧。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挥发性丰富的母体——这是我们在数百颗白矮星的研究中是首例。”事实上,当太阳在50亿年后演化成一颗白矮星时,从远处观察太阳的外星人可能会期望看到类似的东西。虽然太阳系内部的物体可能会被膨胀的白矮星蒸发掉,但火星和木星之间的小行星带可能会幸存下来。
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