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以小行星“为食”的白矮星
  • 内容来源:本站原创
  • 网站编辑:jacky
  • 发布时间:2015.10.23
导语:天文学家怀疑,白矮星会吞噬大量石块,新的观察提供了确凿证据。
 
以小行星“为食”的白矮星
人们首次发现,一颗小型白矮星将附近的太空岩石扯成碎片。这块岩石在一百万年之内将化为乌有,沦为白矮星表面的金属粉尘。
绘图:MARK A. GARLICK
 
撰文:Michael D. Lemonick,国家地理
 
  科学家发现,一颗高密度的炽热白矮星正在将一个类小行星天体扯成碎片。这颗白矮星的体积并不比地球大,质量却和我们的太阳相当。很快,它会开始吞噬这些碎片。
 
  “许多人都猜测过这种情况必然会发生,”哈佛-史密森尼天体物理学中心的Andrew Vanderburg说道,“但这回有了确凿的证据。”Vanderburg作为首席作者撰写了一篇描述该发现的论文,该论文刊登在最新的《自然》期刊上。
 
  这颗编号WD 1145+017的白矮星位于处女座方向,距离地球570光年。科学家起初是通过开普勒太空望远镜发现了这颗白矮星“从事恶行”的迹象。开普勒望远镜的任务是搜寻太阳系外行星,行星从恒星前方经过时会造成恒星亮度下降,这便是开普勒的工作原理。
 
  “白矮星并不是开普勒的搜寻对象,”Vanderburg说道。因为白矮星就像是宇宙中的僵尸,年老的类太阳恒星会先膨胀成红巨星,外层脱落后再塌缩成一个小小的高密度炽热残体。开普勒任务的主要目标是那些尚未步入这一灾难性阶段的恒星,因为其周围可能环绕有适宜生命生存的行星。
 
  尽管WD 1145+017并非开普勒的目标,但在其视场之内,因此Vanderburg及其负责行星搜寻的同事清楚发现,有什么物体正经过它的前方。天文学家们需要利用几座小型地面望远镜来搞清楚那些物体是什么。
 
  观察结果显示,这些物体正在以每4.5到9个小时一周的高速围绕白矮星旋转。这意味着它们与白矮星之间的距离要远小于地月距离。
 
  它们的体积很小。通常,当附近的行星从小型白矮星前方经过时,会完全或者几乎完全遮住它。然而在这个例子中,白矮星的亮度最多也就减弱了40%。更奇怪的是,其亮度的减弱程度并不一致,有时候较暗,有时候又还好。还有的时候,这颗白矮星并没有如天文学家所预期地那般变暗。此外,这颗白矮星变暗后会逐渐变明亮。如果从其前方经过的是行星的话,恒星本应是猛然性变亮。
 
白矮星的奇特性质
 
  所有这些疑问原本难以解开,不过天文学家对白矮星的某些奇特性质已然知晓有十来年了。例如,有些白矮星的大气中存在着较重的元素,例如镁、硅和铝。“这些元素本应在较短时间内消失,”英国华威大学的天文学家Boris Gänsicke说道。他研究的是白矮星的重元素污染,但并未参与该研究。这些原本应该早已消失的元素之所以会存在,意味着它们是在最近被“补充”的。
 
  另外一个特性在于,许多白矮星似乎都被旋转的尘埃盘所围绕,掉落到白矮星大气中的重元素可能就是来自那里。在我们的太阳系中,小行星彼此碰撞时会不断产生尘埃。然而,Vanderburg及其同事的观察表明,WD 1145+017的情况有些特殊。天文学家相信,该系统中的尘埃来自一个以上的星子或者类小行星体,它们被白矮星强大的引力场撕裂,并在瓦解过程中形成一条尘埃之尾。导致白矮星亮度变暗的是相对较大的尘埃尾,而非小小的星子本身。
 
  这样就能解释白矮星逐渐变亮的问题了。“尘埃尾距离星子越远,就会变得越来越透明,”Vanderburg说道。这也解释了白矮星的亮度为什么有时候会变暗,有时候则不会。“尘埃的行踪飘忽不定,”他说道。这还解释了那些富集于岩质星子中的重元素是如何进入白矮星大气之中的。
 
  这项发现是Vanderburg及其同事取得的大成功,其背后潜在的强大技术理论或许某一天也能同样应用于系外行星研究。“对炽热行星和受到重元素污染的白矮星的进一步观察甚至可能让科学家得以区分行星的物质来源,例如哪些物质来自星核,哪些物质来自地幔,”天文学家Francesca Faedi在《自然》上的论文后评论道,他同样来自华威大学。
 
  对于上述观察结果也许还有其他解释,但Gänsicke相信Vanderburg团队的解释更为合理。“我想不出其他合理解释,”他说道。“令人兴奋的是,我们过去十年来的研究工作是正确的。”
 
(译者:红心之王)
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