是谁把行星吞噬!X射线数据首次揭开神秘天象

▲这幅艺术家创作的插图描绘了一个年轻行星的毁灭,而这是科学家们第一次观测到该类现象。

由御夫座ι、α、β、θ星和金牛座β星这五颗亮星构成的御夫座(Auriga,缩写Aur)是北天星座之一,它呈五边形,距地球450光年。近一个世纪以来,天文学家们一直对御夫-金牛座星座内年轻恒星的奇特变化感到困惑,特别是有一颗恒星引起了天文学家的注意。每隔几十年这颗恒星的光芒就会短暂地消失,过一段时间后才会再次明亮起来。近年来,天文学家观察到这颗恒星变暗的频率越来越高,持续的时间也越来越长,他们不禁发问:究竟是什么一次又一次地遮蔽该恒星呢?天文学家认为,这个问题的答案可能会披露出恒星早期形成中混沌过程的状况。

据《天文学杂志》7月18日刊发的一篇研究论文称,利用美国航天航空局的钱德拉X射线天文台,一个以美国麻省理工学院(MIT)为首的物理研究小组观测了名为“RW Aur A”的恒星,并已找到最近导致其变暗的原因和证据——两颗新生行星碰撞后,产生了稠密的气体尘埃云,当这些行星碎片坠入恒星后,便产生了一圈将恒星包裹起来的“厚面纱”,从而暂时遮蔽了其光芒。

研究的领导者及主要作者、MIT卡弗里天体物理与太空研究所的研究员汉斯·莫里茨·冈瑟(Hans Moritz Guenther)介绍:“很早以前,计算机模拟实验结果就一直预测会有行星落入年轻的恒星中,但我们从未观测到这种现象。如果对数据解读正确的话,这将是我们第一次直接观察到一颗年轻恒星吞噬一颗或若干行星的现象。”

这颗恒星先前的变暗事件可能是由类似的撞击而造成的——要么是两个行星体的碰撞,要么是两块过去曾正面碰撞后破裂分离的巨大残骸的再次相撞。冈瑟指出:“这只是一种推测而已,但如果有两块碎片发生一次碰撞后,很可能它们之后会在异常的轨道上运行,而这就增加了它们再次撞击其他天体的可能性。”

论文详细描述了该小组的研究成果,其合著者包括MIT的大卫·胡恩默德(David Huenemoerder)和大卫·普林西比(David Principe)、哈佛-史密森天体物理学中心的研究人员以及来自德国、比利时的合作者。

自1937年以来,天文学家每隔几十年就获得“RW Aur A”亮度明显下降的记录,并且每次黯淡事件似乎都持续了一个月。2011年,这颗恒星再次变暗的时长持续了将近半年,然后它又再次回归明亮。2014年年中,这颗恒星亮度再次降低,直到2016年11月,它才恢复全部亮度。2017年1月,“RW Aur A”又一次变暗,研究小组利用钱德拉X射线天文台记录了这颗恒星的X射线辐射。

钱德拉一共获得了该恒星50千秒(约14小时)的X射线数据记录,在对这些数据进行分析之后,研究人员得出了几个令人惊讶的结论:该恒星的星盘承载着大量的物质;它的温度比预期的高得多;其星盘所含有的铁要比预期的多得多。

最后一点发现对该团队来说是最为有趣的。通常,恒星的X射线光谱可以显示出其所含的各种元素,如氧、铁、硅和镁,而每个元素的含量取决于恒星星盘内的温度。冈瑟指出:“在该星盘中,我们观测到了多得多的铁元素,至少比以前的观测结果多了10倍。这是非常不寻常的,因为通常活跃而炽热的恒星的含铁量要比其他恒星要少,而相反这颗恒星的铁元素却多了不少。”据研究人员推测,这些多余的铁可能有两种来源,一是来自一种被称为“尘埃压力陷阱”的现象,二是来自两颗含铁量较高的小行星体或新生行星的相撞。

冈瑟希望未来能对这颗恒星进行更多的观测,看看这颗恒星周遭的含铁量是否发生了变化——这可帮助研究人员确定铁元素来源的规模。他说:“目前人们正在努力研究系外行星及其形成过程,所以很显然,重要的研究目标之一就是要了解年轻行星如何在与其宿主恒星和其他年轻行星的相互作用中被破坏摧毁的,以及有哪些因素可以决定它们是否能在这些灾难性的过程中幸存下来。”

编译:Jonathan 审稿:西莫

责编:南熙