天文学家发现一颗绕白矮星运行的系外气态巨行星正被“蒸发”

2019年12月05日 11:31 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

天文学家已经发现了一颗巨大的冰冷行星,它在绕一颗类似太阳的恒星的超高温残骸运行时正被蒸发。根据研究人员的说法,这是首次观察到一颗系外气态巨行星围绕这种恒星运行的证据。这一发现为天文学家研究未来数十亿年的太阳系命运提供了一个难得的窗口。

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像太阳这样的黄矮星,通过称为热核聚变的过程,将氢原子结合在其核心形成氦原子,从而产生了大量能量。在大约50亿年中, 我们的太阳将耗尽其氢的供应,而开始融合氦原子。到那时,太阳将从黄矮星将变成一颗红巨星,届时恒星将比现在亮2000倍,并且会体积也会变得得如此之大,以至于可以吞噬水星、金星和地球。最终,太阳将脱落其外层,留下一个小的、逐渐垂死的核残余物,即白矮星。

现在,天文学家已经发现了从恒星混乱的红巨星阶段幸免的一颗气态巨行星的的第一个间接证据,该行星目前正在绕白矮星运行。负责这项研究的一个国际团队分析了7000颗白矮星,这些白矮星是斯隆数字天空勘测计划的一部分。他们发现一颗恒星的光迹-WDJ0914 + 1914-含有以前从未与白矮星相关联的微量化学元素。

为了揭示WDJ0914 + 1914的奥秘,天文学家转向位于阿塔卡马沙漠中的欧洲南方天文台的甚大望远镜(VLT)。VLT将目光转向了奇怪的白矮星,并借助一种名为X-shooter的强大光谱仪,创建了该星光的详细光谱或分解。通过分析该光谱并搜索称为“吸收线”的黑条,科学家们能够确定恒星内部或周围存在哪些化学物质。

后续观察证实了WDJ0914 + 1914星光中嵌入的氢、氧和硫的存在。根据新论文,意料之外的物质不是恒星本身的一部分,而是位于盘旋成白矮星的气体盘中。

发现在光谱中检测到的气体数量与在大型冰冷行星(如海王星和天王星)的大气中发现的气体数量相似。如果这样的行星绕白矮星运行,白矮星倾泻而出的强烈紫外线将使其大气缓慢蒸发。这将解释气体盘的存在。

然后,研究人员将他们的数据与理论模型结合起来,以弄清楚WDJ0914 + 1914周围正在发生什么。根据他们的实验,冰冷的星球可能至少是小恒星的两倍大。这颗冰冷的巨大行星距离白矮星的超热表面仅1000万公里(600万英里),并且仅用10天就完成了完整的轨道运行。据估计,每秒有大约3000吨被破坏的行星材料掉入白矮星。

这样一颗行星如此近地绕着恒星运行,这本身就引起了疑问。这个气态巨行星不可能在那个轨道上被创造出来并仅仅留在那里,因为它的母星在红巨星期间向外膨胀时会被摧毁。

相反,这项新研究的作者认为,这颗行星可能形成得更远,一旦WDJ0914 + 1914缩小成白矮星,它就会被另一颗天体的引力影响向内推。这一理论表明,至少有另外一颗行星必须在其恒星的剧烈演变中幸存下来,并且潜伏在现代望远镜无法检测到的外围。WDJ0914 + 1914的观测结果天文学家研究太阳系的命运提供了一个窗口。

该研究已发表在《自然》杂志上。

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