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天文學家發現一顆繞白矮星運行的系外氣態巨行星正被“蒸發”



天文學家已經發現了一顆巨大的冰冷行星,它在繞一顆類似太陽的恆星的超高溫殘骸運行時正被蒸發。根據研究人員的說法,這是首次觀察到一顆系外氣態巨行星圍繞這種恆星運行的證據。這一發現為天文學家研究未來數十億年的太陽系命運提供了一個難得的窗口。

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像太陽這樣的黃矮星,通過稱為熱核聚變的過程,將氫原子結合在其核心形成氦原子,從而產生了大量能量。在大約50億年中, 我們的太陽將耗盡其氫的供應,而開始融合氦原子。到那時,太陽將從黃矮星將變成一顆紅巨星,屆時恆星將比現在亮2000倍,並且會體積也會變得得如此之大,以至於可以吞噬水星、金星和地球。最終,太陽將脫落其外層,留下一個小的、逐漸垂死的核殘餘物,即白矮星。

現在,天文學家已經發現了從恆星混亂的紅巨星階段倖免的一顆氣態巨行星的的第一個間接證據,該行星目前正在繞白矮星運行。負責這項研究的一個國際團隊分析了7000顆白矮星,這些白矮星是斯隆數字天空勘測計劃的一部分。他們發現一顆恆星的光跡-WDJ0914 + 1914-含有以前從未與白矮星相關聯的微量化學元素。

為了揭示WDJ0914 + 1914的奧秘,天文學家轉向位於阿塔卡馬沙漠中的歐洲南方天文台的甚大望遠鏡(VLT)。 VLT將目光轉向了奇怪的白矮星,並藉助一種名為X-shooter的強大光譜儀,創建了該星光的詳細光譜或分解。通過分析該光譜並蒐索稱為“吸收線”的黑條,科學家們能夠確定恆星內部或周圍存在哪些化學物質。

後續觀察證實了WDJ0914 + 1914星光中嵌入的氫、氧和硫的存在。根據新論文,意料之外的物質不是恆星本身的一部分,而是位於盤旋成白矮星的氣體盤中。

發現在光譜中檢測到的氣體數量與在大型冰冷行星(如海王星和天王星)的大氣中發現的氣體數量相似。如果這樣的行星繞白矮星運行,白矮星傾瀉而出的強烈紫外線將使其大氣緩慢蒸發。這將解釋氣體盤的存在。

然後,研究人員將他們的數據與理論模型結合起來,以弄清楚WDJ0914 + 1914周圍正在發生什麼。根據他們的實驗,冰冷的星球可能至少是小恆星的兩倍大。這顆冰冷的巨大行星距離白矮星的超熱表面僅1000萬公里(600萬英里),並且僅用10天就完成了完整的軌道運行。據估計,每秒有大約3000噸被破壞的行星材料掉入白矮星。

這樣一顆行星如此近地繞著恆星運行,這本身就引起了疑問。這個氣態巨行星不可能在那個軌道上被創造出來並僅僅留在那裡,因為它的母星在紅巨星期間向外膨脹時會被摧毀。

相反,這項新研究的作者認為,這顆行星可能形成得更遠,一旦WDJ0914 + 1914縮小成白矮星,它就會被另一顆天體的引力影響向內推。這一理論表明,至少有另外一顆行星必須在其恆星的劇烈演變中倖存下來,並且潛伏在現代望遠鏡無法檢測到的外圍。 WDJ0914 + 1914的觀測結果天文學家研究太陽系的命運提供了一個窗口。

該研究已發表在《自然》雜誌上。