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中国天文学家揭开白矮星吸食行星物质的奥秘

2018-11-11 16:53:52      来源:香港天文学会   分享:扫描到手机

中国天文学家揭开白矮星吸食行星物质的奥秘,银河系中数以千亿计的恒星有怎样的宿命?它们中的绝大多数都会演化成白矮星。在白矮星演化过程中,环绕在其周围的尘埃盘及大气金属污染的形成机制一直为研究者所关注。

银河系中数以千亿计的恒星有怎样的宿命?它们中的绝大多数都会演化成白矮星。在白矮星演化过程中,环绕在其周围的尘埃盘及大气金属污染的形成机制一直为研究者所关注。

最近南京大学陈迪昌博士为首研究团队找到了这两种观测现象之间的联系,并提出了演化模型。作为致密星体,白矮星有强大的引力,在演化过程中会吸食靠近的小行星。白矮星食量有限,若靠近的小行星数量过多,一时消化不了,就会在其周围堆积形成尘埃盘。
银河系中数以千亿计的恒星有怎样的宿命?它们中的绝大多数都会演化成白矮星。在白矮星演化过程中,环绕在其周围的尘埃盘及大气金属污染的形成机制一直为研究者所关注。
白矮星的大气金属污染又是如何形成的?陈迪昌表示,靠近白矮星的小行星受引力作用被撕裂,不断发生碰撞、形成尘埃。这些颗粒会在白矮星本身辐射作用下,一步步进入白矮星表面。小行星上的岩石固体中包含的金属元素也被白矮星一起吸入,从而形成金属污染。

白矮星的尘埃盘与其大气中的金属污染究竟是什么关系?凡是被尘埃盘围绕的白矮星,也可以同时观测到金属污染。而白矮星比较年轻的时候,才能在其周围观测到尘埃盘。到演化后期,尘埃盘基本消失,但金属污染依然存在。

陈迪昌表示,在巨行星摄动作用下,小行星进入到白矮星周围,进入小行星的数目随时间幂律衰减。前期进入的小行星很多,白矮星吸积速率与其本身消化能力有关,反应出白矮星有多能吃,呈现为下降较为缓慢的幂律衰减。到后期,白矮星周围小行星较少,吸积率迅速下降,因为此时外来物质都能被白矮星消化,吸积速率取决于外来物质的量有多少,反应的是小行星在木星摄动下进入白矮星周围的补充过程。

白矮星吸积物质的补充机制,一般认为是类似木星的巨行星扰动其周围的小行星带,把小行星赶到白矮星周围。研究团队从理论和数值模拟上得到白矮星前期的消化能力和后期物质的补充速率,都随时间幂律衰减,这前后两个幂律衰减的规律和观测数据非常吻合。

【图:南京大学;文:节录自科学网页;新闻信息由林景明提供】研究全文刊登在已经出版的《自然-天文》期刊
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