2015年,天文学家发现了一些奇怪的事情。这是一颗白矮星,距离地球 570 光年,具有奇特的变暗模式。它多次变暗至不同的深度,每个深度在 4.5 至 5 小时的时间范围内重复;它的大气层受到了通常在岩石系外行星中发现的元素的污染。
没过多久,他们就想通了。死亡恒星的引力正在变化撕碎并吞噬周围轨道上的物体,这是一个相当礼貌地称为潮汐破坏的暴力过程。
这颗恒星被称为 WD 1145+017,它现在被用作行星研究新领域的概念证明,对行星体进行法医重建,以了解它们的样子以及它们是如何死亡的。
来自美国和英国的天文学家将这一领域称为“死亡行星学”。
他们对 WD 1145+017 的分析已被接受天体物理学杂志,并且可以在 arXiv 上找到。研究人员表示,它可以应用于未来类似于白矮星系统的发现,以拼凑出围绕不同类型死亡恒星运行的行星是如何死亡的。
尽管白矮星在一系列猛烈的热核爆炸中死亡时会喷射出大量物质,但行星可以以某种方式在这个过程中幸存下来。我们不仅发现了行星,我们在白矮星的大气中发现了以下元素通常发现于岩石系外行星内。
白矮星的表面引力如此之大,以至于这些较重的元素会很快下沉,这表明这颗恒星一定有积聚的这些材料是最近才从一颗在恒星死亡阵痛中幸存下来的物体中获得的。
为了尝试确定 WD 1145+017 是如何形成这样的状态,来自科罗拉多大学博尔德分校、卫斯理大学和英国华威大学的天文学家进行了一系列模拟,以对潮汐破坏的天体施加限制。
他们调整了绕轨道运行的天体的结构组成,例如地核和地幔的大小;地幔的成分,岩石或冰;和地壳的存在。这产生了 36 个不同的模拟身体。
然后,他们将这 36 个天体分别设置为围绕 WD 1145+017 等恒星运行,该恒星的质量约为太阳的 60%,大小约为太阳的 2%(白矮星非常致密)。
根据围绕 WD 1145+017 运行的材料,该轨道运行时间为 4.5 小时,每次模拟运行 100 圈。最后,将每个物体潮汐破坏的光变曲线与 WD 1145+017 的真实光变曲线进行比较。
这些模拟表明,最有可能产生我们在 WD 1145+017 中观察到的物体的天体具有较小的核心和低密度的地幔,“类似于一个具有部分分异的结构和富含挥发物的地幔状灶神星,”研究人员在论文中写道。
这些天体的质量相对较低,体积密度足够高,足以维持结构一段时间,但又足够低,足以使它们的地幔被破坏。这些属性与在其他恒星观测中发现的小颗粒的缺乏是一致的,因为这些颗粒会很快升华。
事实上,它们还提供了一些关于其他神秘恒星的线索,例如著名的 KIC 8462852,又名塔比星,其不一致的变暗现象令天文学家感到困惑。
自从 KIC 8462852 的奇怪行为首次被发现以来,事实证明它并不是唯一表现出这种奇怪变暗现象的恒星。去年的一项调查又出现了 21奇怪地变暗的恒星可能具有类似的动力学。
还发现了其他吞噬轨道天体的白矮星。ZTF J0139+5245和西数J0914+1914去年,这两颗行星都被发现存在潮汐扰动。
这些恒星也可以使用该团队的新方法进行模拟。
“这些是一大类垂死行星系统的第一批成员,必须通过将光谱和光度观测与破坏模拟相结合来进行研究,无论是像 WD 1145+017 中的潮汐,还是像 WD 1145+017 中的旋转一样。维拉斯等人。 (2020) 提案对于经过 ZTF J0139+5245 的车身,"研究人员在论文中写道。
“这种多管齐下的方法将利用这些行星系统的死亡来研究否则无法到达的系外行星体的基本特性:一项死亡行星学的研究。”
该研究已被接收天体物理学杂志,并且可用于arXiv。