WDJ0914+1914 及其正在蒸发的系外行星的艺术想象图 (ESO/M. Kornmesser)
有时,如果你深入观察垂死太阳的柔和光芒,你可能会看到小行星的岩石遗迹慢慢被消化。天文学家第一次看到一颗坍缩的恒星将一颗更坚固的恒星的残骸撕碎。
对白矮星 WD J0914+1914 的光谱指纹的分析揭示了属于气态巨星的罕见化学痕迹,揭示了一个与我们迄今为止所见过的任何其他恒星系统截然不同的恒星系统。
使用收集的数据作为斯隆数字巡天来自英国、智利和德国的研究人员发现了一颗类天王星行星的迹象,其轨道距离遥远的白矮星非常近,以至于该行星正在被剥离。
白矮星是恒星的末端,就像我们的太阳一样。一旦燃料供应耗尽,这些宇宙物体就会在自身重力作用下崩溃,将所有质量挤压到地球大小的球体中。
尽管从技术上讲它们已经退役,但这些恒星的身体仍然很热,足以辐射数千亿年。这种温暖的光芒——虽然仍然相当暗淡——可以为天文学家提供有关其化学组成的足够信息。
在柔和的光线中发现金属闪烁的迹象并不少见,讲述了附近的岩石行星在白矮星的热量下蒸发的故事。
不过,要实现这一点,太阳系必须有点混乱。行星需要足够近才能让白矮星烘烤,这通常表明附近的重量级行星引起了震动。
但到目前为止,还没有发现这样一颗气态巨行星绕白矮星运行的迹象。不难相信有些假设是存在的——但即使是科学上最合理的假设也需要确凿的证据才能被认真对待。
现在,我们终于有了第一个真正的迹象。
WD J0914+1914距离约2000光年,即使按照白矮星的标准也很难看到。最初,由于其氢成分的特征,研究其光谱的研究人员认为它是一个双星系统。仔细观察很快就发现了明显的氧气迹象,并初步发现了硫磺的痕迹。
氢气和氧气的波动比例非常奇怪,足以促使研究人员返回进行更好的观察,这次使用了欧洲南方天文台甚大望远镜的工具,称为X-Shooter 光谱仪。
通过运行光谱数据模拟程序,该团队能够对 WD J0914+1914 周围环境中我们可能预期的条件进行建模,揭示有关我们预期看到的物体类型的重要细节。
水和硫化氢的混合物表明这是一个与我们自己的庞然大物(例如海王星)成分相似的气体行星和天王星,正在散发着它的气息。
“经过几周的艰苦思考,我们发现制造这样一个圆盘的唯一方法是蒸发一颗巨大的行星,”天文学家马蒂亚斯·施赖伯说来自智利瓦尔帕莱索大学。
为了让巨星以这种方式蒸发,它需要非常靠近白矮星。研究人员估计,它的半径约为 15 个太阳半径,即约 1000 万公里,轨道只有我们十天的时间。 (相比之下,有一个轨道使它不比4600万公里到我们的太阳。)
“这一发现也为了解行星系统的最终命运打开了一个新的窗口,”首席研究员 Boris Gänsicke 说道来自英国华威大学。
即使有证据表明有一颗气态巨行星围绕白矮星运行,但仍不清楚这是否是一种异常现象,或者我们是否只是没有足够努力地寻找其他例子。对 SDSS 数据库中约 7,000 颗左右的其他白矮星的仔细检查未能发现任何与 WD J0914+1914 类似的东西。
尽管如此,使用欧洲航天局的数据已经发现了大约 260,000 个此类塌陷太阳的例子。盖亚使命,因此在得出任何可靠的结论之前,我们还有很长的路要走。
鉴于我们自己的太阳注定会成为一颗白矮星,找到更多的例子将会很有趣,这些例子可能会让我们一睹太阳系遥远的未来。
这项研究发表于自然。