一颗白矮星被其内行星和柯伊伯带的碎片所包围
几十亿年后,它会停止聚变,萎缩成白矮星,只散发出余热。它会坐在那里,休眠和昏迷。但是太阳锚定了整个太阳系。地球会发生什么?到其他行星?对太阳系中的其他物体?
在人类的一生中,我们的太阳显得相对平静。它现在稳固地处于主序中,并且可靠地开展将氢聚变成氦的业务。但这种状态不会永远持续下去;明星随着年龄的增长会做一些奇怪的事情。
最终,太阳将结束其聚变寿命,成为一颗红巨星。然后它会脱落外层形成一个美丽的星云。星云将在20,000年左右后消散,只剩下我们曾经辉煌的太阳的死核。如果没有聚变产生的向外压力,引力将接管并将恒星剩余的部分压成地球大小的退化物质球。它将是一颗白矮星,惰性碳和氧的沸腾煤渣,辐射余热数万亿年——也许更长。
白矮星是一些奇怪的最终状态之一,一些恒星在聚变生命结束后发现自己处于这种状态。但天文学家认为几乎所有的恒星都有行星。当恒星转变为白矮星时,恒星周围的行星会发生什么变化?
天文学家看不到未来,但他们可以观察现存的白矮星并寻找其行星命运的线索。
这就是德国和美国的一组研究人员在他们题为“行星系统物质污染白矮星G238-44的异常丰度”的论文中所做的。他们检查了哈勃望远镜、凯克天文台和远紫外光谱探测器FUSE对白矮星的观测数据。《天体物理学杂志》接受了他们的论文发表,并且可以在预印本网站arXiv.org上找到。
G238-44距离地球约86光年,大气层以氢为主,并被其他元素污染,包括碳、氖、氧、硫和铁。凯克(Keck)二十四年的数据显示,这些物质从星周储层稳定而持续地吸积到白矮星上。研究人员还表示,他们发现了“异常丰度模式和金属铁存在的证据”。铁和其他元素可以来自同一个母体吗?或者是否需要两个机构来解释所有这些材料的存在?
研究人员表示,如果这种金属铁来自单一母体,那么该母体与我们太阳系中的任何物体都不一样。“在不确定的情况下,我们能够确定母体材料富含氮,并且可能含有大量金属铁,”作者写道。“这种组合不同于任何已知的太阳系天体。”
他们写道,如果它来自两个独立的天体,那么一个是由类似水星的富含铁的物质构成的,另一个可能是冰冷的柯伊伯带天体。这些物体具有不同的成分,它们一起提供了“系外行星系统中岩石和冰体的化学证据”,该论文指出。
元素的混合以及它们在太阳系中的出现方式是这项工作的关键。氧气用途广泛,在整个太阳系中随处可见,是所有物体的组成部分。但是碳、氮和铁是不同的。作者将它们描述为“更加专业化”。靠近母星形成的天体具有更多的Fe,而N仅在太阳系霜线之外大量形成。“我们不认为高Fe的物体也高N。G238-44打破了这一趋势,同时具有高Fe/O和N/O,”作者写道。“拟议的二体模型能够重现这种不寻常的特征。”
“我们认为G238-44同时吸积了一个富含金属的系外星子和一个富含挥发物的柯伊伯带外天体。如果我们的解释是正确的,这将是两个不同母体同时增生的第一个证据一颗白矮星,”作者写道。他们说这颗白矮星正在从富含金属的天体和富含挥发物的天体中以1.7:1的比例吸积物质。
作者还说,这是一个行星系统的证据,该系统非常扰动,以至于它同时捕获来自太阳系内部的类小行星物体和来自其系统远处的冰状物体。
这对地球和太阳系的其他部分意味着什么?当太阳离开主序带并最终变成白矮星时,很难想象地球遥远的未来。但正如这项研究表明的那样,任何东西都不太可能在过渡中幸存下来,尤其是像地球这样离太阳很近的东西。
即使在最乐观的马斯克阴霾中,也无法想象地球和人类能够在太阳离开主序带的灾难性后果中幸存下来。太阳将膨胀并摧毁内行星,可能吞噬地球本身。这一切都将持续数十亿年,一些思想家认为,随着太阳在红巨星阶段的宜居带扩大,人类将能够“跨行星”前往外太阳系,避免破坏并向外移动。
但这项研究表明,即使是遥远的柯伊伯带也可能无法逃脱垂死太阳的蹂躏。这对任何不可能遥远的人类后代意味着什么?
地球和人类将被抹去,没有其他文明会知道我们和我们的最高成就——重金属、冰球和其他。
相反,他们的天文学家会短暂地注意到一颗不起眼的白矮星,周围环绕着铁、硫和碳等较重的元素。他们会得出结论,岩石行星曾经围绕着恒星,并想知道有多少。也许他们会写一篇关于它的论文。
然后他们会转动望远镜继续前进。
但太阳不会结束。它不会永远是白矮星。在任何人都可以想象的最遥远的未来,太阳将变成一颗黑矮星,这是一个非常古老的理论物体,在我们年轻的宇宙中还不存在。
但就目前而言,太阳是可靠和平静的,即使人类不是。
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