天文学家首次发现：一颗垂死的恒星正在吞噬一颗行星

时间：2023-05-05 08:22:46 来源: 知新了了

天文学家首次确定，这是一颗垂死的恒星吞噬并摧毁其轨道上的一个世界时发出的闪光。

上图：地球即将被膨胀的太阳吞没的想象图。

尽管这一现象早已被理论化，但最终观察到它的实际情况将帮助天文学家弄清楚，当这颗恒星进入戏剧性的临终阶段时，其行星系统会发生什么，它会膨胀到原来大小的数百倍，吞噬掉它路径上的一切，然后喷出它的外部物质，坍塌成一个炽热的恒星残骸。

(资料图)

之前的观测捕捉到了其中一次行星被吞噬之前和之后的阶段，但这是第一次真正看到吞噬行为，距离地球只有12000光年。在那里，一颗恒星的亮度迅速增加了100倍，然后迅速消退，发出过量的明亮、长寿的红外光。

实际上，这与描述太阳生命结束时将发生什么的模型是一致的，而且还提供了科学家可以用来构建更详细的预测我们这个银河系小角落末日的信息。

麻省理工学院Kavli天体物理与空间研究所的天体物理学家基沙莱蒂（Kishalay De）说：“我们正在看到地球的未来。如果其他文明在太阳吞噬地球的时候从1万光年外观察我们，他们也会看到太阳突然变亮，因为它喷出一些物质，在它周围形成尘埃，然后恢复原状。”

像太阳这样的恒星的死亡是一个相当疯狂的过程。对银河系中其他恒星生命不同阶段的观察向我们展示了它是如何发生的。

上图：一颗行星围绕其恒星（左）运行，恒星会随着时间的推移而膨胀，影响行星的轨道，最终会增长，直到相互作用产生可检测的光线变化。

当恒星耗尽其核心的氢燃料时，向外的核聚变压力和向内的重力压力之间的微妙平衡开始瓦解。

核心开始收缩，将更多的氢从恒星的外层带到中心，集中在核心周围的壳层中。由于热量和压力，这个氢壳开始聚变，产生额外的热量，使恒星的外层膨胀到原来大小的数百倍。但最外层，比以前更脆弱，向光谱的较红端冷却。这就是所谓的红巨星。

这颗恒星将吞噬在膨胀的外层物质路径上的任何东西。在太阳系，这一过程预计将在几十亿年后发生，预计太阳将膨胀到火星的轨道，并在此过程中吞噬水星、金星和地球。

其实，基沙莱蒂和他的同事并没有开始寻找一颗正在吞噬其行星的垂死恒星。相反，基沙莱蒂正在梳理兹威基瞬变设施（Zwicky Transient Facility）收集的数据，该设施以光学和红外波长研究天空，寻找轨道非常接近的双星，其中一颗会从另一颗吸走物质，这一过程会产生闪光。

有趣的是，他们实际上发现了完全不同的东西。

基沙莱蒂解释道：“一天晚上，我注意到一颗恒星在一周的时间里突然变亮了100倍。这与我一生中见过的任何恒星爆发都不一样。”

随后，天文学家利用光学和红外凯克天文台的数据仔细观察该物体的化学成分，发现了更多的奇怪之处。这颗恒星显示出一些元素的迹象，比如氧化钛和氧化钒，这些元素更符合一个凉爽的环境，而不是你所期望的恒星交换等离子体时产生的热氢和氦。

帕洛玛（Palomar）红外天文台的进一步观测证实了这一点。不管这次被命名为“ZTF SLRN-2020”的爆发发生了什么，它都不是双星，这意味着爆发一定是别的什么。

对科学文献的研究表明，当冷物质发出红外光时，光的绽放、消亡和徘徊的方式与一种被称为红新星的爆炸类型一致，这是双星碰撞的结果。

但它产生的能量却比红新星产生的能量要小得多。事实上，大约是能量的千分之一。这是也是解开谜团的最后一步。

基沙莱蒂表示：“这意味着，无论与这颗恒星合并的是什么，它都必须比我们所见过的任何其他恒星小1000倍。木星的质量大约是太阳质量的千分之一，这是一个令人高兴的巧合。那时我们才意识到：这是一颗行星，撞上了它的恒星。”

根据该团队的分析，这颗行星的最大质量约为木星质量的10倍，被一颗膨胀的红巨星吞没并向其核心坠落。

当这颗恒星吞噬了这颗行星时，它膨胀的外层继续冷却，在恒星周围形成了一团尘埃云，这种尘埃云发出了帕洛马天文台观测到的长期红外信号。

研究人员说，这构成了我们对行星系统演化的理解中“缺失的一环”。他们将这类事件命名为“亚发光红新星”，并相信“ZTF SLRN-2020”可以帮助我们了解行星被吞没，对后期恒星的亮度、化学成分和旋转速度的影响。

他们估计每年会出现0.1到几次亚发光红新星。既然我们知道了它们的样子，我们可能会发现更多。

基沙莱蒂表示：“几十年来，我们已经能够看到之前和之后。之前，当行星仍然非常接近它们的恒星时，之后，当一颗行星已经被吞没时，恒星是巨大的。我们所缺少的是捕捉行星的行为，在那里，你会看到一颗行星实时地经历着这种命运。这就是为什么这个发现真的很令人兴奋。”

这项研究发表在《自然》杂志上。

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