天文學家首次發現恆星吞噬其行星

莫海定


【正見網2023年05月16日】

據凱克(Keck)天文台網站2023年5月3日報導,天文學家第一次捕捉到一顆恆星吞噬整個行星的過程。這顆類似太陽的恆星名為 ZTF SLRN-2020,位於我們銀河系中距離地球約 15,000 光年外,天文學家認為他們看到它吞沒了一顆大小與木星或更小的熱氣態巨行星。

天文學家認為年長的恆星隨著年齡的增長而膨脹,最終會吞噬它們的內軌道行星。天文學家預計我們的太陽預將在 50 億年後會吞噬水星、金星,可能還有地球。但直到現在,還沒有人看到過這種非凡情景的直接證據。

這顆膨脹的恆星首先被茲維基瞬態設施(Zwicky Transient Facility,ZTF)發現,ZTF 是由美國國家科學基金會資助的儀器,每晚從聖地亞哥附近帕洛瑪天文台的加州理工學院塞繆爾奧辛(Samuel Oschin)望遠鏡掃描天空。 ZTF 觀測顯示,這顆恆星在大約一週的時間內顯著變亮後開始變暗。起初,天文學家以為這顆變星可能是由新星爆發引起的,但在夏威夷島毛納基亞(Maonakea)山頂的凱克天文台進行的後續觀察表明,是其他事情正在發生。

「我一直在尋找被稱為新星的爆發恆星,」該項研究論文的第一作者德. 基什萊(Kishalay De)說, 「但凱克數據表明,這顆恆星並沒有像新星預期的那樣點燃熱氣體。我無法理解它。」

凱克天文台的低解析度成像光譜儀 (LRIS) 確認了氣體的化學成分和溫度,表明爆發被較冷的物質包圍。

德當時是加州理工學院的一名研究生,他說他把這項發現放在一邊以完成他的博士論文,大約一年後他搬到麻省理工學院後又重新開始研究它。然後,他和他的同事從帕洛馬爾黑爾(Palomar’s Hale)望遠鏡的廣角紅外相機獲得了紅外數據,「那時事情變得非常有趣,」他說。

這些觀察結果表明,隨著時間的推移,這顆恆星不僅在 ZTF 觀察到的可見光中變亮,而且在紅外光中也變亮,這表明存在塵埃。

研究人員隨後轉向美國宇航局的 NEOWISE 太空望遠鏡尋找更多線索。 NEOWISE前身為 WISE(寬視場紅外巡天探測器),自 2009 年發射後不久就開始定期掃描天空。NEOWISE 在 ZTF 發現可見光極度上升前約九個月就檢測到這顆恆星在紅外光中變亮。即使是現在,在可見光消退之後,NEOWISE 仍繼續從恆星接收紅外線。

「紅外觀測是我們正在觀察一顆吞噬一顆行星的恆星的主要線索之一,」加州理工學院的研究生、該研究的合著者 維拉傑·卡拉姆貝爾卡(Viraj Karambelkar) 說。

凱克天文台的近紅外階梯光柵光譜儀 (NIRES) 證實,餘波確實被一層低溫氣體和塵埃包圍。

一旦科學團隊將所有證據放在一起,他們就意識到他們用 NEOWISE 看到的塵埃是在行星螺旋進入恆星膨脹的大氣層時產生的。與其他較老的恆星一樣,這顆恆星隨著年齡的增長開始變大,使其離軌道行星更近。當行星掠過恆星表面時,它將熾熱的氣體從恆星上拉下來,然後向外漂移並冷卻,形成塵埃。此外,來自正在解體的行星的物質向外吹散,也形成了塵埃。

根據天文學家的說法,接下來發生的事情觸發了 ZTF 看到的可見光耀斑「這顆行星墜入恆星的核心並被整個吞沒。這時,能量被轉移到恆星上,」德解釋道。 「這顆恆星吹掉了它的外層以擺脫能量。它膨脹並變亮,而變亮就是 ZTF 所記錄的。」

然後,一些膨脹的恆星物質從恆星中逸出並向外移動。就像先前向外漂移的恆星和行星的蒸發層一樣,這種物質也冷卻形成塵埃。

行星吞沒類似於兩顆恆星合併時發生的情況,稱為紅新星。我們宇宙中的恆星通常成對形成。隨著時間的推移,當一顆恆星比它的伴星老化和膨脹得更快時,它基本上可以吞噬它的夥伴。迄今為止,ZTF 和其他儀器已經探測到 20 顆這樣的恆星合併,大部分發生在銀河系以外的星系中。但是恆星吞噬行星亮度要低得多。

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