在2015年，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)一些奇妙的現(xiàn)象。一顆距地球570光年的白矮星展現(xiàn)出了特殊的調(diào)光模式。它幾次變暗至不同的深度，每個深度重復(fù)四個半小時至五小時。它的大氣也被一些系外類地行星上的常見元素污染。

他們很快發(fā)現(xiàn)了其中的原理。這顆死去的恒星正用引力撕裂并吞噬那些環(huán)繞它的軌道上的物體。這一激烈的過程有個斯文的名字：潮汐干擾。

這顆命名為WD 1145 + 017的恒星正用于行星研究的新領(lǐng)域?？茖W(xué)家對行星體進行法醫(yī)重建，以了解它們生前的面貌與消亡的過程。

美國和英國的天文學(xué)家稱其為“死亡行星學(xué)”。

他們對WD 1145 + 017的分析已收錄于《天文物理期刊》，并發(fā)布在arXiv網(wǎng)站上。研究人員認為，這種分析可以應(yīng)用在未來一些類似于白矮星系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)中，去拼湊出行星環(huán)繞多種死去的恒星殞滅的過程。

白矮星在一連串劇烈的熱核爆炸中死亡時會噴射出大量物質(zhì)，但行星能以某種方式幸存。我們不僅在環(huán)繞白矮星的軌道上找到行星的身影，還在白矮星的大氣中發(fā)現(xiàn)了系外類地行星內(nèi)的常見元素。

白矮星的表面重力極強，足以使這些較重的元素迅速下沉。歷經(jīng)一場恒星殞命的翻天覆地，它一定是剛剛從一個幸存的天體中吸取并積聚了物質(zhì)。

為嘗試確定WD 1145 + 017的運行模式，來自科羅拉多大學(xué)博爾德分校、衛(wèi)斯理大學(xué)和英國沃里克大學(xué)的天文學(xué)家進行了一系列模擬實驗，以探究怎樣的天體會受潮汐擾動。

他們調(diào)整了繞行物體的組成結(jié)構(gòu)，例如地核與地幔的大小、地幔的構(gòu)成（巖石或冰）、地殼存在與否等等，創(chuàng)建共36個不同的模擬天體。

然后，他們讓這36個模擬天體分別繞著像WD 1145 + 017一樣的恒星運行。這些恒星的質(zhì)量約為太陽的60％，大小約為其2％（白矮星密度極高）。

為了模仿繞WD 1145 + 017的軌道運動的物質(zhì)，他們將軌道的周期設(shè)為4.5個小時，使每個天體環(huán)行100周。最后，他們比較每個天體因潮汐干擾產(chǎn)生的光曲線與WD 1145 + 017的真實光曲線。

這些模擬研究表明，地核小、地幔密度低的天體最有可能產(chǎn)生類似WD 1145 + 017的情況?！跋窬哂胁糠址只Y(jié)構(gòu)的小行星那樣，并且地幔中要含有類似灶神星那般豐富的揮發(fā)成分?！毖芯咳藛T在論文中這樣寫道。

這樣的天體質(zhì)量較低，體積密度高到能使它們在一段時間內(nèi)維持結(jié)構(gòu)，但又不會太高，使它們的地幔易受干擾。另外一些恒星的觀測中則發(fā)現(xiàn)它們?nèi)鄙傩☆w粒。這些特征講得通，因為小顆粒會迅速升華。

這項研究也給其它一些神秘的恒星提供了線索，比如著名的KIC 8462852，又名Tabby星。它不穩(wěn)定的調(diào)光模式一度引起天文學(xué)者們的困惑。

在發(fā)現(xiàn)KIC 8462852的奇妙特性之后，科學(xué)家也逐漸發(fā)覺它并非唯一一顆具有這奇異調(diào)光模式的恒星。去年的一項調(diào)查發(fā)現(xiàn)了另外21顆這樣的恒星，它們或許具備相似的力學(xué)特征。

人們也發(fā)現(xiàn)了其它一些白矮星正風(fēng)卷殘云地吸食其軌道上運行的天體。去年發(fā)現(xiàn)的ZTF J0139 + 5245和WD J0914 + 1914都在對行星進行潮汐干擾。團隊的新方法也能模擬這些行星。

“它們是一大類衰退期行星系的第一批成員，必須結(jié)合光譜學(xué)與光度學(xué)的觀測與多種干擾的模擬進行研究。要么是WD 1145 + 017的潮汐干擾，要么是Veras等人于2020年提出的旋轉(zhuǎn)干擾，比如一些經(jīng)過ZTF J0139 + 5245的天體所受的干擾?！毖芯咳藛T在論文中如是寫道。

“這種多管齊下的方法是一項死亡行星學(xué)的研究——利用行星系統(tǒng)的死亡去研究系外行星的基本特性。這是原有方法難以達到的。”

作者: MICHELLE STARR

FY: 鐵銹

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