死亡行星学：你从未听说过的奇妙天文研究领域

在2015年，天文学家发现一些奇妙的现象。一颗距地球570光年的白矮星展现出了特殊的调光模式。它几次变暗至不同的深度，每个深度重复四个半小时至五小时。它的大气也被一些系外类地行星上的常见元素污染。

他们很快发现了其中的原理。这颗死去的恒星正用引力撕裂并吞噬那些环绕它的轨道上的物体。这一激烈的过程有个斯文的名字：潮汐干扰。

这颗命名为WD 1145 + 017的恒星正用于行星研究的新领域。科学家对行星体进行法医重建，以了解它们生前的面貌与消亡的过程。

美国和英国的天文学家称其为“死亡行星学”。

他们对WD 1145 + 017的分析已收录于《天文物理期刊》，并发布在arXiv网站上。研究人员认为，这种分析可以应用在未来一些类似于白矮星系统的发现中，去拼凑出行星环绕多种死去的恒星殒灭的过程。

白矮星在一连串剧烈的热核爆炸中死亡时会喷射出大量物质，但行星能以某种方式幸存。我们不仅在环绕白矮星的轨道上找到行星的身影，还在白矮星的大气中发现了系外类地行星内的常见元素。

白矮星的表面重力极强，足以使这些较重的元素迅速下沉。历经一场恒星殒命的翻天覆地，它一定是刚刚从一个幸存的天体中吸取并积聚了物质。

为尝试确定WD 1145 + 017的运行模式，来自科罗拉多大学博尔德分校、卫斯理大学和英国沃里克大学的天文学家进行了一系列模拟实验，以探究怎样的天体会受潮汐扰动。

他们调整了绕行物体的组成结构，例如地核与地幔的大小、地幔的构成（岩石或冰）、地壳存在与否等等，创建共36个不同的模拟天体。

然后，他们让这36个模拟天体分别绕着像WD 1145 + 017一样的恒星运行。这些恒星的质量约为太阳的60％，大小约为其2％（白矮星密度极高）。

为了模仿绕WD 1145 + 017的轨道运动的物质，他们将轨道的周期设为4.5个小时，使每个天体环行100周。最后，他们比较每个天体因潮汐干扰产生的光曲线与WD 1145 + 017的真实光曲线。

这些模拟研究表明，地核小、地幔密度低的天体最有可能产生类似WD 1145 + 017的情况。“像具有部分分化结构的小行星那样，并且地幔中要含有类似灶神星那般丰富的挥发成分。”研究人员在论文中这样写道。

这样的天体质量较低，体积密度高到能使它们在一段时间内维持结构，但又不会太高，使它们的地幔易受干扰。另外一些恒星的观测中则发现它们缺少小颗粒。这些特征讲得通，因为小颗粒会迅速升华。

这项研究也给其它一些神秘的恒星提供了线索，比如著名的KIC 8462852，又名Tabby星。它不稳定的调光模式一度引起天文学者们的困惑。

在发现KIC 8462852的奇妙特性之后，科学家也逐渐发觉它并非唯一一颗具有这奇异调光模式的恒星。去年的一项调查发现了另外21颗这样的恒星，它们或许具备相似的力学特征。

人们也发现了其它一些白矮星正风卷残云地吸食其轨道上运行的天体。去年发现的ZTF J0139 + 5245和WD J0914 + 1914都在对行星进行潮汐干扰。团队的新方法也能模拟这些行星。

“它们是一大类衰退期行星系的第一批成员，必须结合光谱学与光度学的观测与多种干扰的模拟进行研究。要么是WD 1145 + 017的潮汐干扰，要么是Veras等人于2020年提出的旋转干扰，比如一些经过ZTF J0139 + 5245的天体所受的干扰。”研究人员在论文中如是写道。

“这种多管齐下的方法是一项死亡行星学的研究——利用行星系统的死亡去研究系外行星的基本特性。这是原有方法难以达到的。”

作者: MICHELLE STARR

FY: 铁锈

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