天文学家首次发现恒星吞噬其行星

莫海定


【正见网2023年05月16日】

据凯克(Keck)天文台网站2023年5月3日报导,天文学家第一次捕捉到一颗恒星吞噬整个行星的过程。这颗类似太阳的恒星名为 ZTF SLRN-2020,位于我们银河系中距离地球约 15,000 光年外,天文学家认为他们看到它吞没了一颗大小与木星或更小的热气态巨行星。

天文学家认为年长的恒星随着年龄的增长而膨胀,最终会吞噬它们的内轨道行星。天文学家预计我们的太阳预将在 50 亿年后会吞噬水星、金星,可能还有地球。但直到现在,还没有人看到过这种非凡情景的直接证据。

这颗膨胀的恒星首先被兹维基瞬态设施(Zwicky Transient Facility,ZTF)发现,ZTF 是由美国国家科学基金会资助的仪器,每晚从圣地亚哥附近帕洛玛天文台的加州理工学院塞缪尔奥辛(Samuel Oschin)望远镜扫描天空。 ZTF 观测显示,这颗恒星在大约一周的时间内显著变亮后开始变暗。起初,天文学家以为这颗变星可能是由新星爆发引起的,但在夏威夷岛毛纳基亚(Maonakea)山顶的凯克天文台进行的后续观察表明,是其他事情正在发生。

“我一直在寻找被称为新星的爆发恒星,”该项研究论文的第一作者德. 基什莱(Kishalay De)说, “但凯克数据表明,这颗恒星并没有像新星预期的那样点燃热气体。我无法理解它。”

凯克天文台的低分辨率成像光谱仪 (LRIS) 确认了气体的化学成分和温度,表明爆发被较冷的物质包围。

德当时是加州理工学院的一名研究生,他说他把这项发现放在一边以完成他的博士论文,大约一年后他搬到麻省理工学院后又重新开始研究它。然后,他和他的同事从帕洛马尔黑尔(Palomar’s Hale)望远镜的广角红外相机获得了红外数据,“那时事情变得非常有趣,”他说。

这些观察结果表明,随着时间的推移,这颗恒星不仅在 ZTF 观察到的可见光中变亮,而且在红外光中也变亮,这表明存在尘埃。

研究人员随后转向美国宇航局的 NEOWISE 太空望远镜寻找更多线索。 NEOWISE前身为 WISE(宽视场红外巡天探测器),自 2009 年发射后不久就开始定期扫描天空。NEOWISE 在 ZTF 发现可见光极度上升前约九个月就检测到这颗恒星在红外光中变亮。即使是现在,在可见光消退之后,NEOWISE 仍继续从恒星接收红外线。

“红外观测是我们正在观察一颗吞噬一颗行星的恒星的主要线索之一,”加州理工学院的研究生、该研究的合著者 维拉杰·卡拉姆贝尔卡(Viraj Karambelkar) 说。

凯克天文台的近红外阶梯光栅光谱仪 (NIRES) 证实,余波确实被一层低温气体和尘埃包围。

一旦科学团队将所有证据放在一起,他们就意识到他们用 NEOWISE 看到的尘埃是在行星螺旋进入恒星膨胀的大气层时产生的。与其他较老的恒星一样,这颗恒星随着年龄的增长开始变大,使其离轨道行星更近。当行星掠过恒星表面时,它将炽热的气体从恒星上拉下来,然后向外漂移并冷却,形成尘埃。此外,来自正在解体的行星的物质向外吹散,也形成了尘埃。

根据天文学家的说法,接下来发生的事情触发了 ZTF 看到的可见光耀斑“这颗行星坠入恒星的核心并被整个吞没。这时,能量被转移到恒星上,”德解释道。 “这颗恒星吹掉了它的外层以摆脱能量。它膨胀并变亮,而变亮就是 ZTF 所记录的。”

然后,一些膨胀的恒星物质从恒星中逸出并向外移动。就像先前向外漂移的恒星和行星的蒸发层一样,这种物质也冷却形成尘埃。

行星吞没类似于两颗恒星合并时发生的情况,称为红新星。我们宇宙中的恒星通常成对形成。随着时间的推移,当一颗恒星比它的伴星老化和膨胀得更快时,它基本上可以吞噬它的伙伴。迄今为止,ZTF 和其他仪器已经探测到 20 颗这样的恒星合并,大部分发生在银河系以外的星系中。但是恒星吞噬行星亮度要低得多。

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