上古凶星黑洞是寰宇聞名的可怖饕餮,但它們並不是唯一能夠吞噬天地的怪物。多年來,越來越多的證據表明白矮星也喜歡吃,甚至不會放過自家的行星。

現在,天文學家第一次捕捉到白矮星進食的畫面,當來自行星的物質落入恆星核時,X射線耀斑出賣了白矮星貪婪內心。

英國華威大學的天體物理學家蒂姆·坎寧安說:“我們終於看到物質如何進入恆星的大氣層。這是我們第一次能夠得出一個不依賴於白矮星大氣詳細模型的吸積率。”

白矮星,就像中子星和黑洞一樣,是恆星的坍縮核心,當它們的核聚變燃料耗盡時,它們的主序壽命已經結束。它們的區別在於質量:白矮星是前體恆星的核心,質量可達太陽的八倍;中子星和黑洞來自更大質量的恆星。

在它生命的盡頭,一顆垂死的恆星會噴出它的大部分外部物質。儘管如此,已經發現有系外行星圍繞白矮星運行。而且,近年來,天文學家已經發現了白矮星可能也在吸積系外行星的跡象。

在這些死星的大氣中,我們已經看到了鐵、鈣和鎂等真正令人驚訝的元素的跡象。它們的重量足以讓它們消失,沉入白矮星密集的內部。這種白矮星被稱為“污染”,基於對恆星光的光譜分析,對它們吞噬的系外行星的研究被稱為死靈行星學。

“以前,吸積率的測量使用了光譜學,並且依賴於白矮星模型。這些是數值模型,計算元素從大氣層中沉入恆星的速度,並告訴你有多少以吸積率的形式落入大氣層。然後你可以反推計算出母體中的元素,無論是行星、衛星還是小行星。”

最新的研究與眾不同。該團隊沒有檢測白矮星大氣中的元素,而是檢測到破裂的系外行星的物質與恆星相撞時發出的高能光。

當像白矮星或黑洞這樣的緻密物體吸積另一個物體時,這不是一個乾淨的事件。首先,軌道物體被潮汐破壞——也就是說,當它離死星太近時,引力應力將物體撕裂。然後,這種繞軌道運行的物質流(在這種情況下是系外行星的內臟)從一個圓盤捲入恆星,發展成吸積事件。

當來自死亡系外行星的物質以足夠高的速度撞擊恆星時,會產生等離子體激波加熱物質到100000-100萬開爾文之間。然後它們會沉降到白矮星的表面並冷卻,同時發射X射線。

坎寧安的團隊使用錢德拉X射線天文台(用於探測來自吸積黑洞和中子星的X 射線)來研究一顆位於57光年外的名為G 29-38 的受污染白矮星。它被認為相對年輕,坍塌僅6億;先前的研究還表明,這顆白矮星被碎片盤包圍,其大氣中含有重元素。

借助錢德拉X射線天文台,研究人員能夠將G 29-38 與天空中的其他X 射線源隔離開來;果然,他們發現了吸積產生的X射線信號。結果最終證實白矮星確實是相當凶悍的天體,並為天文學家提供了探索迷人相互作用的新工具。

“真正令人興奮的是,我們使用了不同的波長、X 射線,這使我們能夠探索完全不同類型的物理學。這一發現提供了第一個直接證據,表明白矮星目前正在吸積舊行星系統的殘餘物。以這種方式探測吸積提供了一種新技術,我們可以通過它研究這些系統,讓我們一窺數千個已知行星的可能命運系外行星系統,包括我們自己的太陽系。”

該研究已發表在《自然》雜誌上。




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