科学家发现银河系最古老的行星残骸,具有 100 多亿年历史

2022/11/8 7:45:56 来源:新浪科技 作者:- 责编:远洋

据报道,目前,英国华威大学天文学家发现银河系中最古老的恒星,它正在从轨道星子中积累碎片,使其成为银河系中最古老的岩石和冰行星系统之一。

该研究发现发表在 11 月 5 日出版的《皇家天文学会月刊》上,结果发现一颗距离地球 90 光年的微弱白矮星,以及环绕其运行的行星系统残骸,它们具有 100 多亿年历史。

包括太阳在内大多数恒星的归宿都会变成白矮星,白矮星是一种耗尽所有燃料,褪去外层的恒星,它正在经历一个收缩和冷却的过程。在该过程中,任何轨道运行的行星都会被扰乱,在某些情况下甚至会被摧毁,它们的碎片将在白矮星表面逐渐累积。

在这项研究中,由华威大学领导的一支天文学家团队建立了两个不同寻常的白矮星模型,这两颗白矮星是由欧洲航天局盖亚太空天文台探测到的,这两颗恒星都遭受了行星碎片的污染,其中一颗被发现是异常蓝色,而另一颗则是迄今在银河系附近发现最暗、最红的恒星,随后研究团队对这两颗恒星进行了深入分析。

天文学家利用来自盖亚太空天文台、暗能量调查和欧洲南方天文台 X-射手仪的光谱和光度数据,发现“红色恒星”WDJ2147-4035 大约有 107 亿年历史,其中 102 亿年处于白矮星冷却状态。

研究团队进行的光谱学研究涉及恒星的不同波长光线,它可以检测到恒星大气中元素何时吸收了不同颜色的光,并帮助确定这些元素是什么,以及它们的含量。通过分析 WDJ2147-4035 的光谱,研究人员发现了金属钠、锂、钾的存在,并初步检测到碳元素在该恒星表面不断累积,意味着这是迄今发现最古老遭受金属污染的白矮星。

第二颗“蓝色恒星”WDJ1922+0233 比恒星 WDJ2147-4035 稍年轻一些,它遭受了与地球地壳成分相似的行星碎片污染,研究团队得出的结论是,尽管 WDJ1922+0233 表面温度很低,但它的蓝色是由其不同寻常的氦-氢混合大气造成的。

在红星 WDJ2147-4035 接近纯氦和高重力大气中发现的碎片残骸来自一个古老的行星系统,该系统在恒星演化为白矮星的过程中幸存了下来,因此天文学家得出结论称,这是银河系中发现环绕白矮星的最古老行星系统。

研究报告作者、华威大学物理系博士生艾比盖尔・埃尔姆斯 (Abbigail Elms) 称,这些被金属污染的恒星表明,地球并不是唯一的,其它行星系统潜在着类地行星,与地球的相似度很高,宇宙 97% 恒星将演变成为白矮星,它们在宇宙中无处不在,因此了解它们非常重要,尤其是温度较低的白矮星 —— 冷白矮星,冷白矮星的形成源自银河系最古老恒星,它为银河系最古老恒星周围行星系统的形成和进化提供了重要信息。

我们正在银河系中发现最古老的恒星残骸,它们被类地行星污染,这一切发生在 100 亿年的时间里,而且这些行星在地球形成之前就已消失。同时,天文学家还可以利用恒星光谱还确定金属下沉到恒星核心的速度,这将有助于他们追溯恒星历史演变,确定每种金属在原始行星体中的含量。通过将这些丰度与太阳系中发现的天体和行星物质进行比较,我们可以猜测这些行星在恒星死亡成为白矮星之前会是什么模样,但对于恒星 WDJ2147-4035 而言,这被证明是极具挑战性的。

埃尔姆斯解释称,红星 WDJ2147-4035 是一个谜团,因为它聚集的行星碎片富含锂和钾,与太阳系中已知的任何物质都不相同,它是一颗非常有趣的白矮星,因为其超冷的表面温度、遭受金属污染、它的年龄和磁性特征,使它非常罕见独特。

华威大学物理系皮耶尔-伊曼纽尔・特伦布莱 (Pier-Emmanuel Tremblay) 教授称,当这些古老恒星在 100 多亿年前形成时,宇宙金属丰度并没有当前这些丰富,因为金属是在演变恒星和巨大恒星爆炸事件中形成的,这两颗白矮星提供了一个重要观测机会,有助于我们了解在一个缺乏金属和富含气体的环境中行星如何形成,这与太阳系形成时的条件不同。

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关键词:恒星行星白矮星

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