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天文学家小组首次发现了一个巨大行星围绕白矮星运行的间接证据;
这个地球大小的白矮星距离地球1200光年,这个星球是它的四倍多。它也是第一颗发现围绕白矮星旋转的行星;
在这颗类似海王星的行星上,一条类似彗星的气体尾巴正被它所包围的炽热白矮星蒸发掉;
在其他炽热的白矮星中,“蒸发”巨型行星的痕迹可能很常见。
最近,英国华威大学和其他机构的研究人员利用欧洲南方天文台的超大型望远镜发现了白矮星周围的一种神秘气体。这个圆盘包含氢、氧和硫的混合物,很可能来自这个星球。这是研究人员首次发现与白矮星有关的巨型行星的证据。
白矮星是类太阳恒星的爆炸残留物。在近距离,巨型行星的大气层被剥离,白矮星周围形成一个气体盘。这个独特的系统暗示了太阳系在遥远的未来会是什么样子。相关论文最近发表在《自然》杂志上。
领导这项研究的沃里克大学的鲍里斯·恩西克说:“这是一个偶然的发现。”
有什么不寻常的
白矮星是由一些恒星演化而来的。一些质量与太阳相近的恒星,在燃料耗尽后会膨胀成红巨星,最后演化成白矮星。到目前为止,还没有证据表明行星可以在恒星转化为白矮星的过程中存活。
名为WDJ0914+1914的白矮星似乎有些不寻常。
研究小组检查了斯隆数字天空调查观察到的大约7000个白矮星,发现其中一个与其他的不同。通过分析来自恒星的光的细微变化,他们发现了微量的化学元素,这是科学家们以前在白矮星上从未观察到的。
他们在数据中发现了非常微小的氢峰,还发现了氧和硫峰,这是以前从未见过的。
“我们认为这个星系中一定有什么不寻常的东西,并推测它可能与某种类型的行星遗迹有关。”恩斯克告诉《中国科学杂志》。
为了更好地了解WDJ0914+1914的特性,研究小组用位于智利阿塔卡马沙漠的一个超大型望远镜上的X射线发射器对其进行了分析。通过研究光谱细节,研究小组发现这些元素从气盘旋转到白矮星,而不是从恒星本身旋转。
智利瓦尔帕莱索大学的马提亚斯·施赖伯(Matthias Schreiber)计算了这个系统的过去和未来发展。“我们花了几周时间仔细思考,最终发现制作这样一个圆盘的唯一方法是蒸发一颗巨大的行星。”施赖伯说。
如果这颗行星真的存在,它将是第一个经历过恒星衰变的已知“幸存者”。
第一个幸存者
研究人员发现,检测到的氢、氧和硫的水平与在海王星和天王星等巨型冰冻行星的深层大气中发现的水平相似。如果这样一颗行星的轨道靠近一颗炽热的白矮星,白矮星发出的极紫外辐射会剥去它的外层,部分被剥去的气体漩涡会形成一个圆盘,被白矮星吸收。
这是科学家在WDJ0914+1914周围看到的,距离巨蟹座约1500光年,巨蟹座是一颗围绕白矮星旋转的蒸发行星。此前,科学家从未发现白矮星周围有巨型行星的证据。这可能是轨道上许多这样的恒星中的第一颗。
通过将观测数据与理论模型相结合,英国、智利和德国的天文学家可以更清楚地描述这个独特系统的图像。
白矮星体积小,非常热,温度高达28000摄氏度,是太阳温度的五倍。相比之下,这颗行星又冷又大,近距离绕着一颗白矮星转,10天就能绕一圈。白矮星发射的高能光子正在逐渐蒸发地球的大气层。大部分气体逃逸,但其中一部分被吸进一个圆盘,以每秒3000吨的速度旋转进入白矮星。正是这个圆盘让隐藏的行星变得可见。
沃里克大学的奥黛特·托洛萨说:“这是第一次可以测量圆盘中氧气和硫等气体的量,这为研究系外行星的大气成分提供了线索。”Toloza开发了一个计算白矮星周围气体圆盘的模型。
"这一发现也为理解行星系统的最终命运打开了一扇新的窗户."恩斯克说。
45亿年后,
这颗行星围绕着一颗白矮星运行,距离只有1000万公里,是白矮星半径的15倍,这个距离在它变成红巨星的时候应该已经深入内部了。这颗行星不寻常的位置意味着在主星变成白矮星后的某个时刻,这颗行星离它更近。
研究人员认为,这种新的轨道可能是由于重力和系统中其他行星的相互作用,这意味着不止一颗行星可能在主星的剧烈转变中幸存下来。
从某种意义上说,WDJ0914+1914给了人们对太阳系遥远未来的一瞥。"我们今天看到的白矮星曾经是一颗类似太阳的恒星."施赖伯告诉记者。
像太阳这样的恒星大部分时间都在核心燃烧氢。一旦燃料耗尽,它们就会膨胀成红巨星,红巨星的体积会增加数百倍,吞噬附近的行星。
以太阳系为例,它将包括水星、金星甚至地球,所有这些都将被太阳吞噬,太阳将在大约50亿年后变成红巨星。最终,太阳将失去外层,只留下一个烧毁的核心——白矮星。这种恒星残余仍然可以作为行星的宿主,许多这样的恒星系统被认为存在于我们的银河系中。
之前,施雷伯和G?Yan nsicke和其他人已经发表了论文,详细描述了如何发射足够的高能光子来蒸发木星、土星、天王星和海王星。如WDJ0914+1914附近所见,一些行星大气中的气体最终会落到变成白矮星的恒星上,并被未来的外星天文学家观测到。
“很少有天文学家考虑围绕垂死恒星运行的行星的命运。这一发现有力地证明,宇宙已经一次次挑战我们的思维,让我们超越既定的概念。”恩斯克说。
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