天文学家推测白矮星会吞噬大质量岩石,开普勒-452b位于地球1400光年的天鹅座方向

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科学家此前推测宇宙中一定在发生着这种情况。美国哈佛史密森天体物理研究中心天文学家Andrew
Vanderburg说,这一次,终于发现了确凿的证据。Vanderburg是这篇近日发表于《自然》的文章的领衔作者。

图片 1天文学家在白矮星WD
1145+017周围,发现了一颗不断瓦解的小小行星。图片来源:CfA/Mark A.
Garlick

开普勒-452恒星系统、开普勒-186恒星系统与太阳系的大小比较。行星开普勒-452b的轨道半径为1.05个天文单位,几乎与地球到太阳的距离一样,公转周期为385个地球日。

白矮星吞食行星碎片

一颗炙热、致密的白矮星体积不足地球大小而质量却相当于太阳的一颗小恒星已经把临近的一颗类似小行星的天体撕裂成岩块,这是天文学家最新观测到的一个现象。很快,这颗白矮星将会逐一吞食掉这些岩石块。

在K2任务的第一个观测阶段,从2014年5月30日到8月21日,开普勒望远镜对着室女座的一小片天区连续观测,测量了这颗遥远白矮星亮度上的细微变化。当有天体从一颗恒星前面经过,遮挡了一部分星光的时候,那颗恒星的亮度就会略微变暗一些,从而被开普勒望远镜记录下来。星光周期性地出现这样的变暗,就表明存在一个天体在绕着这颗恒星旋转。

开普勒望远镜概况

几十年来,天文学家设想白矮星可能还在继续吸取周围外行星和小行星的残留物,这些残留物是在白矮星激烈的形成阶段被甩到行星系统内部,并被其强大的引力撕碎的。现在这个研究是天文学家首次观测到正在进行中的此类过程。

WD
1145+017并不属于开普勒的探索范围,但当它进入该望远镜的视域后,Vanderburg和同事立刻了解到,一定有天体在经过。但是他们需要利用若干个地球上的小型望远镜弄清楚那些天体究竟是什么。

由于引力特别强大,科学家预期白矮星表面的化学成分应该相当纯粹,只由氢和氦这样的轻元素覆盖。数年来,科学家已经发现了证据,表明某些白矮星的大气层被微量的重元素污染,比如钙、硅、镁和铁。科学家一直预期,这些污染的来源可能是被白矮星强大引力撕碎的小行星。

开普勒望远镜采用什么方法发现系外行星?

当一个质量不太大的恒星,例如太阳,耗尽它的所有燃料时,就会变成一个白矮星。恒星会首先膨胀成一个红巨星,尺寸大到足以吞没内行星(对于太阳系来说,就包括地球在内),然后褪去外层物质,只留下一个很小、很致密的核,重元素会被白矮星巨大的引力拖入恒星中心。

这颗白矮星,即WD
1145+017,距离处女座约570光年。其恶劣行为的线索来自于开普勒太空望远镜采集的信息,该望远镜通过掩星或凌星使恒星光线变化的方式搜寻地外行星。

图片 2K2观测到的白矮星WD
1145+017的光变曲线(黑点和蓝线),与假设中一颗地球大小的行星产生的凌星光变曲线(红线)相比,明显呈现出左右不对称的形状。这意味着,白矮星周围的这颗行星正在瓦解碎裂,并拖出了一条类似彗星的尘埃尾。图片来源:CfA/A.
Vanderburg

当系外行星经过中央恒星前面的时候,会短暂遮挡一些光线,导致星光看起来变暗,开普勒望远镜基于这点来判断出行星的体积

据外媒报道,美国太空总署(NASA)日前在《自然》科学期刊发布最新天文图像,显示在距离地球570光年的处女座星团中,有行星碎片在一颗白矮星约83.7万公里的轨道上运行。天文学家认为,该行星是被白矮星的重力撕碎,形容这是人类首次看见一个太阳系毁灭,同时预示了当太阳变成白矮星后,地球可能面临的最终命运。

而且这些天体体积很小。通常白矮星的体积很小,当附近行星经过它时会完全遮挡或是几乎全部遮挡它发出的光线。然而,在此次情况下,白矮星的光线最多只变暗了40%。更奇怪的是,其光线变暗存在间断性
一些天体经过时,光线变暗较多;一些通过时,光线被遮挡的并不多。另外,当白矮星变暗后,它还会很快变亮。科学家表示,如果这种现象是由一颗行星造成的,那么光线变化不应该如此突然。

美国哈佛-史密松天体物理中心的研究生安德鲁·范登堡(Andrew
Vanderburg)说,“这是我们第一次见证一颗小小的‘行星’被强大的引力撕碎,被星光气化,并将岩石物质像雨一样撒落到恒星之上。”范登堡是这项研究的主要作者,他们的论文10月21日在线发表在《自然》上。

2009年3月开普勒望远镜发射升空,这是美国宇航局首个寻找系外行星的太空项目。该望远镜不是围绕地球运行,而是运行在尾随地球的绕日轨道上,所以不会被地球遮蔽而能持续进行观测。

据悉,哈佛史密松天体物理中心的范登堡及其研究团队,利用开普勒2号太空望远镜研究白矮星WD1145+017,发现每隔4.5小时,白矮星散发出的光芒便减少40%,意味着有东西掠过白矮星及望远镜之间。范登堡表示,这是人类首次证实,白矮星附近有由岩石组成、正在解体的天体运行。