科学家首次看到行星残骸的最后时刻

英国华威大学（University of Warwick）的天文学家首次观测到来自被撕裂行星的碎片撞击白矮星表面的时刻，这是行星残骸的最后时间。科学家估计这个行星系统已经存在数十亿年。

白矮星示意图。

研究团队使用X射线来探测岩石类和气态的物质撞击白矮星并被白矮星吞噬的过程。这些物质是行星系统在其恒星死亡后被毁灭而留下的残骸。这是对岩石类物质吸积到白矮星上的首次直接测量。

研究结果证实了至今数十年间累积的一千多颗恒星中的间接证据。

包括太阳在内的大多数恒星最终将成为白矮星。在我们的银河系中已经发现了超过300,000颗白矮星，据信其中许多正在吸积曾经围绕它们运行的行星和其它物体的碎片。

几十年来，天文学家一直在使用光学和紫外波长的光谱来测量恒星表面元素的丰度，并从中计算出它的来源。光谱中有间接证据表明，恒星在吸积周围物质。这些观测显示大约25-50%的白矮星含有铁、钙、镁等重元素混杂在它们的大气中。

不过，直到现在，天文学家还没有看到岩石类物质被拉入恒星。

华威大学的蒂姆·坎宁安（Tim Cunningham）博士在一份声明中说：“我们终于看到物质实际上进入了恒星的大气层。这是我们第一次能够推导出不依赖于白矮星大气的详细模型的吸积率。有意思的是，它与之前的理论非常吻合。”

“以前，吸积率的测量使用了光谱学，并且依赖于白矮星模型。这些是计算元素从大气中沉入恒星的速度的数值模型，并告诉你有多少是落入大气的吸积率。然后你可以倒推并计算出原天体中有多少元素，无论这个天体是行星、卫星还是小行星。”坎宁安博士补充说。

白矮星是一颗燃烧完所有燃料并脱落外层物质的恒星，在此过程中可能会干扰或破坏任何围绕它运行的天体。当来自这些天体的物质以足够高的速度被拉入恒星时，它会猛烈撞击恒星的表面，形成被冲击波加热的等离子体。

这种等离子的温度在100,000到100万开尔文之间，然后沉积在白矮星表面上。当它冷却时，它会发出可以观测到的X射线。X射线是比我们肉眼可以看到的光更高能量的辐射。在天文学中，X射线是物质落入黑洞和中子星等奇异天体上的关键高能信号。

观测这些X射线非常具有挑战性。因此，天文学家利用钱德拉X射线天文台（Chandra X-rayObservatory）来分析邻近的白矮星G29-38。

这项新研究也证实了宇宙中的许多奥秘并非肉眼可见，而需要使用其它手段，例如像X射线这样的高能辐射，才能看到。

坎宁安博士在上述声明中说：“这个结果真正令人兴奋的是，我们正在使用不同的波长，也就是X射线，帮助我们探索完全不同类型的物理机制。这一发现提供了第一个直接证据，表明白矮星目前正在吸积旧行星系统的残余物。以这种方式探测吸积提供了一种新技术，我们可以通过它研究这些系统，让我们一窥数千个已知系外行星系统以及太阳系的命运。”

这项新研究的论文于2022年2月9日发表在《自然》杂志上。