华威大学 | 一项新研究发现银河系中最古老的行星碎片

由华威大学(University of Warwick)领导的天文学家发现了银河系中最古老的恒星，它正在吸收轨道星子的碎片，使其成为银河系中发现的最古老的岩石和冰行星系之一。他们的发现发表在今天(11月5日)的《皇家天文学会月报》上，得出的结论是，一颗距离地球90光年的微弱白矮星及其环绕行星系统的残骸已经超过100亿年了。

大多数恒星的命运，包括像太阳这样的恒星，都会变成白矮星。白矮星是一颗耗尽了所有燃料并脱落了外层的恒星，现在正在经历收缩和冷却的过程。在这个过程中，任何绕轨道运行的行星都会受到干扰，在某些情况下会被摧毁，它们的碎片会在白矮星的表面上聚集。

在这项研究中，由华威大学领导的天文学家团队模拟了两颗不同寻常的白矮星，这两颗白矮星是由欧洲航天局的太空天文台盖亚探测到的。这两颗恒星都受到行星碎片的污染，其中一颗被发现是不同寻常的蓝色，而另一颗是迄今为止在当地星系附近发现的最微弱和最红的恒星——研究小组对这两颗恒星进行了进一步分析。

天文学家利用来自GAIA、暗能量巡天望远镜和欧洲南方天文台的x -射手仪器的光谱和光度数据来计算它冷却了多长时间，他们发现这颗“红色”恒星WDJ2147-4035大约有107亿年的历史，其中102亿年是作为白矮星冷却的。

光谱学包括分析来自恒星的不同波长的光，这可以检测到恒星大气中的元素何时吸收了不同颜色的光，并有助于确定这些元素是什么以及存在多少。通过分析WDJ2147-4035的光谱，研究小组发现了金属钠、锂、钾的存在，并初步检测到碳在这颗恒星上吸积——这是迄今为止发现的最古老的金属污染白矮星。

第二颗“蓝色”恒星WDJ1922+0233只比wdjj2147 -4035稍微年轻一点，被行星碎片污染，其成分与地球大陆地壳相似。研究小组得出结论，尽管WDJ1922+0233的表面温度较低，但它的蓝色是由其不同寻常的氦-氢混合大气造成的。

在红星WDJ2147-4035的几乎纯氦和高重力大气中发现的碎片来自一个古老的行星系，该星系在恒星演化为白矮星的过程中幸存下来，使天文学家得出结论，这是银河系中发现的围绕白矮星的最古老的行星系。

该研究的主要作者、华威大学物理系的博士生阿比盖尔·埃尔姆斯说:“这些被金属污染的恒星表明，地球并不是唯一的，还有其他行星系统，它们的行星体与地球类似。97%的恒星都会变成白矮星，它们在宇宙中无处不在，理解它们非常重要，尤其是这些非常酷的恒星。”冷白矮星是由银河系中最古老的恒星形成的，它提供了银河系中最古老恒星周围行星系统形成和演化的信息。”

“我们在银河系中发现了最古老的恒星遗迹，它们被曾经类地行星污染了。令人惊讶的是，这发生在100亿年的时间里，这些行星在地球形成之前就已经死亡了。”

天文学家还可以利用恒星的光谱来确定这些金属下沉到恒星核心的速度，这样他们就可以回顾过去，确定每种金属在原始行星体中的含量。通过将这些丰度与我们太阳系中发现的天体和行星物质进行比较，我们可以猜测这些行星在恒星死亡并成为白矮星之前会是什么样子——但对于WDJ2147-4035来说，这被证明是具有挑战性的。

阿比盖尔解释说:“红星WDJ2147-4035是一个谜，因为吸积的行星碎片富含锂和钾，与我们太阳系中已知的任何东西都不同。这是一颗非常有趣的白矮星，因为它超冷的表面温度，污染它的金属，它的年龄，以及它具有磁性的事实，使它极其罕见。

华威大学物理系的pierre - emmanuel Tremblay教授说:“当这些古老的恒星在100多亿年前形成时，宇宙中的金属含量比现在要少，因为金属是在演化的恒星和巨大的恒星爆炸中形成的。这两颗被观测到的白矮星为行星的形成提供了一个令人兴奋的窗口，在一个缺乏金属和富含气体的环境中，与太阳系形成时的条件不同。”

·《被行星碎片污染的超低温白矮星的光谱分析》发表在《皇家天文学会月报》上。·本研究获得了欧盟地平线2020研究和创新计划下的欧洲研究理事会、Leverhulme信托基金和英国STFC综合拨款的资助。

艺术家对老白矮星WDJ2147-4035和WDJ1922+0233的印象，它们被环绕的行星碎片包围，这些碎片将吸积到恒星上并污染它们的大气。wdjj2147 -4035是极度的红色和暗淡，而WDJ1922+0233是异常的蓝色。艺术家对老白矮星WDJ2147-4035和WDJ1922+0233的印象，它们被环绕的行星碎片包围着，这些碎片会吸积到恒星上并污染它们的大气。wdjj2147 -4035是极度的红色和暗淡，而WDJ1922+0233是异常的蓝色。图源:华威大学/ Mark Garlick博士