饥饿 饥饿的白矮星解决恒星金属污染之谜

死亡恒星被称为白矮星，其质量与太阳相似，但大小与地球相似。它们在我们的银河系中很常见，因为97%的恒星最终都会变成白矮星。当恒星到达其生命的终点时，它们的核心会塌陷成白矮星的致密球体，使我们的银河系看起来像一个空灵的墓地。

尽管它们很普遍，但这些恒星遗迹的化学组成多年来一直是天文学家的一个难题。许多这些致密天体表面存在硅、镁和钙等重金属元素，这是一个令人费解的发现，违背了我们对恒星行为的预期。

JILA研究生TatsuyaAkiba解释说：“我们知道，如果这些重金属存在于白矮星的表面，那么白矮星的密度就足以使这些重金属很快沉入核心。”“所以，你不应该在白矮星的表面看到任何金属，除非白矮星正在积极地吃东西。”

虽然白矮星可以吞噬附近的各种物体，例如彗星或小行星(称为星子)，但这一过程的复杂性尚未得到充分探索。然而，这种行为可能是解开白矮星金属成分之谜的关键，有可能带来有关白矮星动力学的令人兴奋的启示。

在《天体物理学杂志快报》发表的一篇新论文中，Akiba与JILA研究员、科罗拉多大学博尔德分校天体物理和行星科学教授Ann-MarieMadigan和本科生SelahMcIntyre相信，他们已经找到了这些恒星僵尸进食的原因。他们附近的星子。研究人员利用计算机模拟，模拟了白矮星在其形成过程中受到不对称质量损失造成的“出生踢”(已被观察到)，从而改变了其运动和任何周围物质的动力学。

在80%的测试中，研究人员观察到，从撞击开始，白矮星30至240个天文单位范围内的彗星和小行星的轨道(对应于太阳与海王星的距离及更远)变得拉长并对齐。此外，大约40%随后被吃掉的星子来自反向旋转(逆行)轨道。

研究人员还扩展了他们的模拟，以检查一亿年后白矮星的动力学。他们发现白矮星附近的星子仍然具有拉长的轨道，并且作为一个连贯的单位移动，这是以前从未见过的结果。

“我认为这是我们理论的独特之处：我们可以解释为什么吸积事件如此持久，”马迪根说。“虽然其他机制可以解释原始的吸积事件，但我们对踢动的模拟显示了为什么它在数亿年后仍然发生。”

这些结果解释了为什么在白矮星表面发现重金属，因为白矮星不断消耗其路径上的较小物体。

一切都与重力有关

由于JILA马迪根的研究小组专注于引力动力学，因此研究白矮星周围的引力似乎是一个自然的研究重点。

“模拟帮助我们了解不同天体物理物体的动态，”秋叶说。“因此，在这个模拟中，我们在白矮星周围扔了一堆小行星和彗星，白矮星要大得多，然后看看模拟如何演变，以及白矮星吃掉了哪些小行星和彗星。”

研究人员希望在未来的项目中将他们的模拟扩大到更大的规模，看看白矮星如何与更大的行星相互作用。

正如秋叶解释的那样，“其他研究表明，小行星和彗星这些小天体可能不是白矮星表面金属污染的唯一来源。因此，白矮星可能会吃掉更大的东西，比如行星。”

发现更多关于太阳系形成的信息

这些新发现进一步揭示了有关白矮星形成的更多信息，这对于理解太阳系在数百万年中如何变化非常重要。它们还有助于揭示太阳系的起源和未来演化，揭示更多有关化学的信息。

“宇宙中绝大多数行星最终都会围绕白矮星运行，”马迪根说。“这些系统中的50%可能会被恒星吞噬，包括我们自己的太阳系。现在，我们有一种机制可以解释为什么会发生这种情况。”

麦金太尔补充道：“星子可以让我们深入了解太阳区域以外的其他太阳系和行星组成。”“白矮星不仅是过去的镜头。它们也是未来的镜头。”