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一颗死亡恒星的神秘光环揭示了太阳死亡时可能发生的情景

2026-11-07 23:10:55 前沿信息 阅读

天文学家在一颗死亡恒星周围发现了一个奇特的双环行星残骸结构,这可能是我们太阳系遥远未来的一种预演。这两个环之间存在一个神秘间隙,研究人员认为它是由幸存的行星天体维持的,其中包括一个可能大到与冥王星或月球相当的天体。两个环不同的化学成分表明,它们可能包含各自独立被摧毁的行星的残骸。

这一发现是利用欧洲南方天文台的甚大望远镜(ESO的VLT)完成的。与此前观测到的围绕死星的碎片系统不同,该系统似乎包含两个独立的圆盘,由被摧毁的行星留下的物质构成。研究人员认为,两个幸存的天体可能正在塑造这一不寻常的结构,其中一个天体的大小可能与冥王星相当,甚至可能达到月球的大小。

意大利的里雅斯特大学(Università degli Studi di Trieste)的天文学家、发表在《自然-天文学》上的这项研究的主要作者尼古拉·詹蒂莱·富西洛表示:“我们早前已知行星在其中心恒星发生转变后仍可能幸存,但这却是首个拥有双碎片盘且可能存在两颗幸存小行星的复杂系统的实例。”

被行星残骸包围的死星

该系统的中心是J1328−1450,一颗白矮星。这些极其致密的恒星遗迹是当类似太阳的恒星耗尽燃料并演化至最终阶段时形成的。在剧烈膨胀并抛射掉外层物质后,它们留下了裸露的核心。

这种转变对于附近的行星而言可能是灾难性的。当恒星膨胀时,它可能会吞噬并摧毁距离太近的行星。距离较远的岩石天体虽然能在最初的剧变中幸存,但引力扰动最终可能会将其中一些撕裂。它们的残骸可以在死星周围形成旋转的碎片盘。

天文学家曾在其他白矮星周围观测到此类碎片盘,但J1328−1450却与众不同。它并非只有一个气化的行星物质环,而是拥有两个同心环,这意味着其中一个环比另一个距离恒星更远。这两个环保持着JianCe的间隔,形成了一种科学家们目前正试图解释的不寻常结构。

 

“我们在该系统中看到的结构特别引人入胜,因为这两个气体环非常稳定,并且被一道间隙隔开,”合著者、英国华威大学和智利费德里科·圣玛丽亚技术大学的天文学家费利佩·拉戈斯-维尔切斯说道。

“该系统让我们得以罕见地一窥行星系统走向终结时那剧烈、混乱的过程,并暗示死星的盘状结构可能远比此前认知的更为复杂,”同样隶属于意大利的里雅斯特天体物理天文台(INAF)的詹蒂莱·富西洛补充道。

两个幸存的世界可能正在塑造这些环

研究人员推测,两个幸存的行星天体各自沿着独立的轨道运行,正是它们维持了这种双环结构。

其中一个与内环相关的天体,据认为大小与典型小行星相当,直径仅有几公里。另一个距离恒星较远的天体可能要大得多,其大小可能达到冥王星甚至我们月球的规模。

此类天体被称为“小行星”,这一术语用于指代与行星系统形成和演化相关的小型固体天体。尽管这两个疑似幸存者尚未被直接观测到,但它们的引力影响有助于解释为何碎片能保持为两个截然不同的环,而非形成一个连续的盘。

 

相关证据来自ESO VLT上的X-Shooter仪器在智利阿塔卡马沙漠收集的观测数据。该仪器能分析宽波长范围内的光线,使天文学家得以研究遥远天体周围物质的化学成分和运动。

此前发现的白矮星周围碎片盘都具有一种可识别的观测特征,即与单一、扁平的旋转盘相一致。J1328−1450打破了这一模式。对其观测结果反而揭示了双盘的独特光谱指纹,为行星残骸的排列方式要复杂得多提供了证据。

化学线索揭示了被摧毁行星的残骸

这些碎片还包含了关于曾经围绕该恒星运行的星球的重要线索。

天文学家探测到了钙、氧、镁和铁,这些元素在整个太阳系的岩石行星物质中很常见。它们的存在表明,这些环包含的是固体天体的残骸,而不仅仅是恒星本身残留的气体。

更有趣的是,这两个环的化学成分存在显著差异。内环含有大量的镁气体,而外环的镁含量则严重不足。

这种差异表明,两个环中的物质可能源自成分不同的独立行星。若真如此,该系统可能保留了多个被摧毁世界的证据。

另一种可能性是,两个环都包含来自同一天体不同层级的物质。例如,一个环可能包含来自行星外地壳的碎片,而另一个环则包含来自更深处的物质,如核心。

无论哪种解释,都将为岩石世界的毁灭以及恒星耗尽燃料后仍可能持续很久的复杂过程提供宝贵见解。

太阳系未来的可能预演

这一发现也提出了一个关于我们自身行星系统最终命运的引人深思的问题。

数十亿年后,太阳将经历类似的转变。它将膨胀成一颗红巨星,抛射掉外层物质,并最终变成一颗白矮星。在此过程中,内太阳系将经历巨变,地球本身甚至可能被摧毁。

然而,对J1328−1450的观测表明,恒星的死亡并不一定意味着其行星系统的彻底消失。一些天体可能会幸存下来,而另一些则可能破碎成碎片,继续以复杂的排列方式围绕恒星遗迹运行。

通过研究这颗遥远的死星及其不寻常的双环,天文学家获得了一个难得的机会,得以探究行星系统经历如此剧烈转变后留下了什么。

“因此,该系统让我们得以非凡地一瞥行星系统(包括像我们这样的系统)的未来可能是什么样子,”拉戈斯-维尔切斯总结道。

信息来源

Story Source:

Materials provided by European Southern Observatory. Note: Content may be edited for style and length.

Journal Reference:

Nicola Pietro Gentile Fusillo, Felipe Lagos-Vilches, Boris T. Gänsicke, Christopher J. Manser, Detlev Koester. A double debris disc around a white dwarf sculpted by two planetary bodies. Nature Astronomy, 2026; DOI: 10.1038/s41550-026-03004-3

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