太阳系行星命运如何

白矮星WD 1145+017距离地球约570光年。从很多方面来讲，它是一颗典型的白矮星。它的质量约为0.6个太阳质量，（表面）温度约为15,900开尔文。但是五年前，一组天文学家写了一篇关于该白矮星的论文，表明了它正在发生着不寻常的事情。

图解：一位艺术家的想象图，一个微小的岩质行星在绕白矮星运行时瓦解。2015年，天文学家使用来自开普勒K2任务的数据，发现了白矮星WD1145+017周围发生的这种现象。该行星将缓慢崩解，在恒星表面留下金属碎片。图源：CfA/Mark A.Garlick。

撰写该论文的天文学家在白矮星发出的光中发现了不寻常的光谱线。它显示出铁，氧，硅和镁等元素的存在，而这些都是岩质系外行星的特征。通常，白矮星的光谱线会显示出氢和氦的存在。任何更重的元素都会被重力拉回到白矮星中。

图解：关于白矮星WD 1145+017的光谱分析显示了铁，硅，钙，镍，镁，铝等金属元素的存在，但丰度未知。图源：Nature

他们还在这颗已经存在了大约1.75亿年的白矮星WD 1145+017周围发现了一个碎片环。

图解：模拟围绕WD 1145+017运行的小行星产生的尘埃云。作为参考，岩质小行星的大小显示在左上方。灰尘形成为相对较强的尾巴和较弱的前尾巴。图源：Nature

该论文的标题为《行星死亡学：模拟绕行WD 1145+017的分化的行星物质的潮汐撕裂事件》。第一作者是基里什·杜弗里，撰写本文时他在卫斯理大学。

该论文目前在《天体物理学杂志》上被接受发表，这是首次发现白矮星“吃掉”自己的行星。（译者注：该论文题目应该是《一颗凌白矮星的正在瓦解的行星》，于2015年10月发表于《自然》杂志，第一作者为来自于美国哈佛-史密松天体物理中心的安德鲁·范德伯格。本文作者说的这篇发表于《天体物理学杂志》的文章做的工作主要是建模分析被瓦解的行星的性质。）在撰写论文与在《天体物理学杂志》上发表之间的这几年间，其他研究人员也研究了WD 1145+017并撰写了他们自己的论文。

总的来说，这项研究表明一颗白矮星正在消耗自己的行星。不仅如此，我们现在还知道其他21个恒星也具有同样的行为。总的来说，这催生了一个新的研究领域，具有一个听起来很科幻的名称——“行星死亡学”。

图解：据理论预测，当太阳状恒星变为红巨星时，围绕其运行的行星的轨道会变得不稳定并相互碰撞，形成了一个围绕红巨星运行的尘埃碎片盘。当恒星最终变成白矮星时，许多不稳定的小行星落在恒星上并蒸发。图源：Mark A. Garlick /space-art.co.uk/华威大学

“……我们正在观察运转中的行星系统的死亡。”

——杜弗里等，2020年。

在五年前的第一篇论文中，作者使用开普勒航天器的数据，这批数据采集于开普勒航天器在WD 1145+017附近发现异常的凌日现象时。研究人员创建了36种不同类型的行星模型，并进行了100次模拟，以模拟开普勒航天器所观测到的持续4.5小时的凌日现象。然后，他们将模拟结果与观测到的凌日光曲线进行了对比。他们得出的结论是，他们看到一颗系外行星正在潮汐作用下被该白矮星所破坏。

图解：该图描绘了对于WD 1145+017亮度曲线形状的模型。红线表示典型的行星凌日的对称形状，而蓝线表示正在分解的行星凌日的不对称形状。黑点是WD 1145+017的K2任务记录的测量值。图源：CfA/NASA

他们的模拟表明，最有可能造成他们所观测到的结果的物体是具有小的地核和坚固的地幔的岩石型行星。作者将它们与小行星灶神星进行了比较。这些致密的物体具有一定的抵抗该白矮星潮汐破坏的能力，但是从天文学角度来讲，在短时间内它们会被撕裂。

图解：行星在白矮星周围的潮汐破坏。白矮星为绿色小圆点，而行星为橙色条内的黑色小圆点。随着时间的流逝（由a到f），越来越多的物质从行星上脱落。其中一些物质落入白矮星，一些形成围绕恒星的星周盘。图源：Malamud和Perets，2020年。

从本质上讲，作者观察到的行星尸体被撕裂并落在白矮星上，而一些物质则被送入了一个星周盘。在他们的研究中，他们写道：“将潮汐干扰模拟与光度学联系起来，就可以揭示出系外行星的内部结构和组成的特征，这些信息仅仅因为我们正在观测活动中的行星系统的死亡而变得可能。”

这些研究结果向我们展示了我们太阳系今后可能发生的情况。我们的太阳最终将会变成WD 1145+017之类的白矮星。在此之前，它将变成红巨星，并可能吞噬水星，金星，甚至地球。像所有转变为白矮星的恒星一样，一系列剧烈的爆炸会将物质喷射到太空中。但是行星将存活下来。

图解：艺术家关于一颗红巨星的想象图。 在成为白矮星之前，太阳将经历红巨星阶段。 图源：NASA / Walt Feimer

剩下的任何行星都将处于令人毛骨悚然的位置：围绕着白矮星运转，虽然白矮星大小只有现在太阳大小的一小部分，但密度却极大。与它们当前的轨道相比，它们的轨道以及太阳系中所有其他物体的轨道可能受到极大的影响。它们很可能靠近白矮星，并被潮汐破坏所撕裂，就像围绕着WD 1145+017运转的行星一样。

现在，天文学家还知道许多其他的白矮星，这些白矮星也表现出了不同寻常的凌日现象和光谱。这些发现开辟了行星死亡学的研究。正如作者在论文中写道的那样：“像TESS和LSST这样的全天候勘测任务将能够检测其他系统，例如WD 1145+017，从而为行星科学的一个新子领域创建了一个主题样本：‘行星死亡学’。”

作者: universetoday

FY: xazikyl.

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