天文学家做出了第一次直接发现的一个白矮星被一颗正在解体的小行星环绕,最终将与之相撞。观察,由开普勒太空望远镜,让我们得以一睹数十亿年后地球会发生什么,因为太阳像大多数恒星一样,变成了一颗白矮星。
该研究发表于自然,越来越多的研究报告称,矮星的大气层可能被重元素污染——在某些情况下是水的成分。知道行星可能是此类污染的来源,使“地球上的水”这一假设得到了证实。由岩石体沉积来自我们太阳系的遥远地区。
大多数恒星,包括我们的太阳,都会变成白矮星当它们死亡时——在成为黑矮星或超新星之前——当它们耗尽核燃料时。我们的对于白矮星来说,预测白矮星大气中没有比氦重的元素,但越来越多的白矮星大气测量表明存在较重元素例如氧、镁、硅和铁。这是令人惊讶的,因为恒星强大的表面重力预计会导致重元素快速下沉到中心,留下氢和氦的简单大气。
对这种大气污染的一种解释是,与太阳系中的岩石性质相似的岩石天体与白矮星相撞,并用包括水在内的新重元素补充其大气。然而,到目前为止,还没有直接证据表明这种岩石天体存在或可能落到白矮星上。
这项新研究的作者通过注意到来自白矮星的亮度下降(一种类似凌日的信号)发现了这颗行星西数1145+017(也称为 EPIC 201563164)。他们还检测到类似但较弱的信号——周期均在 4.5 到 5 小时之间。利用一系列地球望远镜的额外数据,他们将这些下降解释为低质量物体在白矮星前面绕轨道运行、阻挡其部分光线的时间。
尽管随时间下降的行为很复杂,但研究小组认为,至少有六个质量相当于或小于矮行星谷神星每 4.5 或 4.9 小时绕 WD 1145+017 白矮星运行一周。尸体看起来是岩石状的密度大于冥王星 - 至少每立方厘米两克。当白矮星的入射辐射加热它们的表面时,它们还会产生类似彗星的尘埃尾巴,从而产生诸如正长石和fayalite形成流动的金属蒸气。
天文学家还分析了恒星本身发出的光光谱学并可确认其确实受到镁、铝、硅、钙、铁、镍等元素的污染。这些元素很可能是在过去的几百万年里出现的——考虑到矮星是在 1.75 亿年前形成的,这些元素是在最近才出现的。
这对地球意味着什么?
当我们自己的太阳死亡时,它最初会膨胀成一颗巨大的红巨星并吞没和。它是否会扩张到达地球仍然是一个问题争论的问题。当它的核燃料耗尽时,重力将导致太阳缩小到地球本身大小,但其密度如此之高,以至于一茶匙的恒星就会有质量近13吨。这种进化周期可能会扰乱太阳系中其他行星的轨道,增加它们相互碰撞并最终解体并落入太阳的机会,就像新研究中那样。
这项研究还可以帮助解释行星科学中的另一个主要问题:地球上的水是否已经存在于形成我们星球的原始物质中,或者是否是通过与其他天体的碰撞而种植在这里的。
今年早些时候,另一颗白矮星 SDSS J1242 被发现其大气层受到了污染大量的氧气,这提出了携带水的可能性可能把它种在那里。但无法直接检测到导致该系统污染的岩石碎片。这项新研究为崩解的岩石体与受污染的白矮星大气之间的联系提供了令人信服的证据。
四十亿年前,地球和其他岩石行星被认为曾受到彗星和小行星的轰击。虽然我们太阳系中的小行星如今是贫瘠的天体,但这两项研究表明它们确实可以携带许多重元素。也许 40 亿年前,其中一些含有水,甚至可能含有复杂的有机分子,这些分子提供了生命的基石。
作者希望未来对 WD 1145+017 以及其他系统的研究,利用传输光谱技术,可以检测到这些不幸碎片的尘埃尾部中是否存在更复杂的分子。