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地球的前車之鑒!90光年外,一顆白矮星吞噬類地行星

我們的太陽雖然名叫恒星, 但它真的不能永恒。 再過大約50億年, 太陽就會進入死亡階段, 外殼膨脹, 形成一顆紅巨星。 等到外殼散去, 最終只留下一顆白矮星。

隨著太陽的膨脹, 地球也將面臨巨大的危機。 根據天文學家的推測, 太陽的外殼甚至能夠膨脹到火星軌道以外, 更不用說地球軌道了。 不過, 這里我們提到的是軌道, 而不是行星本身, 因為行星的命運如何, 天文學家還不知道。

有人認為, 連軌道都已經被包容在太陽以內了, 何況行星呢?所以這些人相信, 地球屆時也會被太陽吞入腹中。 但也有研究表明, 太陽膨脹的過程中, 也會釋放出強烈的恒星風, 或將能夠把地球等行星吹到更遠的位置上, 留下行星「一條小命」。

第二種想法絕非無稽之談, 天文學家已經找到了一些證據。 目前, 天文學家已經在宇宙中觀測到一些圍繞著白矮星的行星了, 這意味著它們確實從紅巨星階段幸存了下來,

或者在恒星死亡后形成。

但這不能說明全部的問題, 因為也可能有大量的行星已經被紅巨星所吞噬。 由于它們已經被吞噬, 灰飛煙滅, 我們上哪里去找這種天體呢?所以, 我們似乎只能發現殘留在白矮星旁邊的行星,

最終導致幸存者偏差。

這一點不用擔心, 因為天文學家還是能夠找到方法找到這些行星曾經存在過的證據。 越來越多的研究表明, 殘留下來的行星只是少數, 大部分行星在紅巨星膨脹的過程中都被吞噬了。 想要找到其中的證據不難, 只要找到白矮星大氣中的行星元素「污染」即可。

我們知道, 白矮星的主要化學成分是碳和氧。 白矮星也有一層很薄的大氣層, 通常以氫和氦為主。 但如果有行星被吞噬, 那麼行星上的各種金屬元素都會被白矮星吸收, 并被天文學家檢測到, 這種研究叫死亡行星學(necroplanetology)。

經常關注我們的朋友應該知道, 檢測天體中化學元素的方法通常就是利用光譜法。 天體發出的光在可見光的每個波段都存在, 但如果經過了某些化學物質之后, 就會有一部分波段被吸收。 因此, 天文學家只要對白矮星的光譜進行分析, 看看它們缺失了哪些波段, 就能判斷其含有哪些化學元素。

最近, 天文學家就在宇宙中發現了兩顆白矮星, 就含有可能來自于行星的元素。

在最新一期《皇家天文學會月報》上, 天文學家介紹了他們的發現。

其中一顆白矮星被命名為WD J2147-4035, 距離我們約90光年。 它的體積非常小, 并且很黯淡, 呈現出與眾不同的紅色, 是迄今為止發現紅色調最多的白矮星。 根據觀測, 這顆白矮星形成于大約102億年前, 也是目前已知最古老的被行星元素污染的白矮星。

相比之下,另一顆被命名為WD J1922+0233的白矮星距離我們約128.5光年,形成于大約90億年前。它的顏色也很特殊,呈現出藍色。和上一顆白矮星相比,它似乎更值得關注。天文學家在對其大氣中的元素進行分析后得出結論,被它吞噬的行星,和地球應該很相似!

我們知道,白矮星是死亡的恒星,內部已經沒有活動了,因此也不會再產生熱量,在漫長的歲月里逐漸冷卻。目前,紅色白矮星的表面溫度約為3050K,藍色白矮星的表面溫度則是3340K左右。白矮星的冷卻速度是已知的,所以只要測量這兩顆白矮星的溫度,就可以確定它們是在何時形成的。

英國華威大學的天體物理學家Abbigail Elms是本次研究的主要作者,她指出:「我們正在發掘銀河系中最古老的曾經被類地行星污染的恒星殘骸,想一想,這發生在100億年前的尺度下,這太不可思議了。而且它們被吞噬的時候,地球都還沒有形成。」

發現這兩顆白矮星的是歐洲航天局的蓋亞衛星,和她的同事們從蓋亞衛星的數據中發現了它們之后,就產生了濃厚的興趣,并展開了研究。通過光譜分析,他們發現在紅色的白矮星大氣中含有鈉、鋰、鉀,并且還可能存在著碳;藍色的白矮星的大氣中也存在著鈉、鈣和鉀這樣的金屬元素。

要知道,白矮星的密度極大,每立方厘米的質量重達數噸,因此表面重力極強。像這樣比較重的元素,應該很容易逐漸沉積到白矮星的內部,無法被天文學家觀測到。既然它們仍然存在于白矮星大氣中,就說明它們來自于白矮星周圍,并逐漸落到白矮星表面。不過,兩顆白矮星吞噬的行星,似乎又有所不同。

以紅色白矮星為例,被它吞噬的行星很有可能在紅巨星階段幸存了下來,但它最后還是被撕成了碎片,在幾十億年的時間里慢慢地被白矮星吸收。盡管這個它已經被摧毀,它仍然是人類迄今為止發現過最古老的行星系統。

而在對藍色白矮星的大氣進行分析后,研究人員發現,其成分和地球大陸的地殼有些相似,這意味著被吞噬的行星很有可能是類地行星。同樣的,WD J1922+0233能變成今天的白矮星,質量約為太陽的57%,意味著它曾經是一顆類太陽恒星。換句話說,這個系統很可能代表著地球的未來。

研究人員指出,它們就像是保存在銀河系內的化石一樣,記錄著宇宙最古老的歷史。通過對這些天體的研究,可以幫助我們了解太陽系形成之前,銀河系內的行星系統是什麼樣的。

正如華威大學的天體物理學家Pier-Emmanuel Tremblay描述的那樣:這些古老的恒星形成于一百億年前的尺度下,當時宇宙中出現過的超新星還沒有今天這麼多,所以金屬元素的含量也非常少。在這個金屬元素匱乏、富含氣體元素的環境中形成的行星系統,固然和太陽系內的行星有所不同。

也是目前已知最古老的被行星元素污染的白矮星。

相比之下,另一顆被命名為WD J1922+0233的白矮星距離我們約128.5光年,形成于大約90億年前。它的顏色也很特殊,呈現出藍色。和上一顆白矮星相比,它似乎更值得關注。天文學家在對其大氣中的元素進行分析后得出結論,被它吞噬的行星,和地球應該很相似!

我們知道,白矮星是死亡的恒星,內部已經沒有活動了,因此也不會再產生熱量,在漫長的歲月里逐漸冷卻。目前,紅色白矮星的表面溫度約為3050K,藍色白矮星的表面溫度則是3340K左右。白矮星的冷卻速度是已知的,所以只要測量這兩顆白矮星的溫度,就可以確定它們是在何時形成的。

英國華威大學的天體物理學家Abbigail Elms是本次研究的主要作者,她指出:「我們正在發掘銀河系中最古老的曾經被類地行星污染的恒星殘骸,想一想,這發生在100億年前的尺度下,這太不可思議了。而且它們被吞噬的時候,地球都還沒有形成。」

發現這兩顆白矮星的是歐洲航天局的蓋亞衛星,和她的同事們從蓋亞衛星的數據中發現了它們之后,就產生了濃厚的興趣,并展開了研究。通過光譜分析,他們發現在紅色的白矮星大氣中含有鈉、鋰、鉀,并且還可能存在著碳;藍色的白矮星的大氣中也存在著鈉、鈣和鉀這樣的金屬元素。

要知道,白矮星的密度極大,每立方厘米的質量重達數噸,因此表面重力極強。像這樣比較重的元素,應該很容易逐漸沉積到白矮星的內部,無法被天文學家觀測到。既然它們仍然存在于白矮星大氣中,就說明它們來自于白矮星周圍,并逐漸落到白矮星表面。不過,兩顆白矮星吞噬的行星,似乎又有所不同。

以紅色白矮星為例,被它吞噬的行星很有可能在紅巨星階段幸存了下來,但它最后還是被撕成了碎片,在幾十億年的時間里慢慢地被白矮星吸收。盡管這個它已經被摧毀,它仍然是人類迄今為止發現過最古老的行星系統。

而在對藍色白矮星的大氣進行分析后,研究人員發現,其成分和地球大陸的地殼有些相似,這意味著被吞噬的行星很有可能是類地行星。同樣的,WD J1922+0233能變成今天的白矮星,質量約為太陽的57%,意味著它曾經是一顆類太陽恒星。換句話說,這個系統很可能代表著地球的未來。

研究人員指出,它們就像是保存在銀河系內的化石一樣,記錄著宇宙最古老的歷史。通過對這些天體的研究,可以幫助我們了解太陽系形成之前,銀河系內的行星系統是什麼樣的。

正如華威大學的天體物理學家Pier-Emmanuel Tremblay描述的那樣:這些古老的恒星形成于一百億年前的尺度下,當時宇宙中出現過的超新星還沒有今天這麼多,所以金屬元素的含量也非常少。在這個金屬元素匱乏、富含氣體元素的環境中形成的行星系統,固然和太陽系內的行星有所不同。

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