借助歐洲南方天文臺的甚大望遠(yuǎn)鏡（VLT，Very Large Telescope），一個國際天文學(xué)家團(tuán)隊(duì)首次清晰揭露出了一顆已經(jīng)死亡的恒星與它周圍的小行星之間致命相互作用所留下的殘跡。這項(xiàng)研究也讓我們有機(jī)會提前窺探久遠(yuǎn)未來太陽系的最終命運(yùn)。
一顆小行星被白矮星強(qiáng)大的引力撕碎，在那顆地球大小的恒星殘骸周圍構(gòu)成了一個塵埃碎屑盤。盤中物質(zhì)碰撞產(chǎn)生的氣體，在白矮星強(qiáng)烈紫外線的照射下發(fā)出紅光，形成了一道狹窄的光環(huán)。圖片來源：ESO
英國華威大學(xué)的博士生克里斯托弗·曼瑟（Christopher Manser）領(lǐng)導(dǎo)的這個團(tuán)隊(duì)，利用VLT和其他天文臺取得的觀測數(shù)據(jù)，研究了一顆名為SDSS J1228+1040的白矮星）——確切地說，他們研究了這顆恒星遺骸周圍已經(jīng)碎裂的一顆小行星的遺跡。
研究團(tuán)隊(duì)對這顆白矮星及其周圍物質(zhì)發(fā)出的星光進(jìn)行了長達(dá)12年的細(xì)致觀測，從2003年一直持續(xù)到2015年。如此長期的觀測是必須的，這樣才能從多個不同的視角來觀察這個系統(tǒng)。
這項(xiàng)研究的第一作者克里斯托弗·曼瑟解釋說，“處理數(shù)據(jù)后我們得到的圖像顯示這些碎屑確實(shí)是盤狀的，還揭示出了盤中的許多特征，這些都是我們無法通過一次觀測就得到的?！?/p>
研究團(tuán)隊(duì)使用了一種名為多普勒層析成像（Doppler tomography）的技術(shù)，原理類似于醫(yī)療上檢查身體時使用的斷層掃描（即CT掃描）技術(shù)。這讓他們第一次繪制出了那顆已經(jīng)死亡的恒星周圍，發(fā)光氣體殘跡的細(xì)致結(jié)構(gòu)。
比太陽質(zhì)量大出10倍以上的大恒星，在生命的盡頭會遭遇一場劇烈的爆炸，在超新星爆發(fā)中粉身碎骨。不過，質(zhì)量沒那么大的恒星，卻可以躲過這場爆炸。當(dāng)太陽這樣的恒星耗盡燃料而走到生命盡頭的時候，它會膨脹成為紅巨星，然后將外層物質(zhì)拋入太空。最終，原本那顆恒星就只有高溫致密的核心殘存了下來，變成了一顆白矮星。
可是，這個恒星系統(tǒng)里的行星、小行星及其他天體能夠從這樣一場浩劫存活下來嗎？會有什么東西留存下來？最新的觀測有助于回答這些問題。
白矮星被氣體物質(zhì)盤包圍，這種情況相當(dāng)罕見，至今也只發(fā)現(xiàn)了7例。研究團(tuán)隊(duì)得出結(jié)論論為，是一顆小行星游走到了離白矮星太近的地方，被后者施加的強(qiáng)大潮汐力撕碎，從而形成了現(xiàn)在他們觀測到的物質(zhì)盤。
白矮星SDSS J1228+1040周圍物質(zhì)盤的形成方式，與太陽系里的土星光環(huán)十分類似。這張等比例對比圖顯示了兩個光環(huán)系統(tǒng)的大小，盡管左邊的白矮星本身只有土星直徑的大約1/7，它的質(zhì)量卻是土星的2500多倍。圖片來源：ESO
這個物質(zhì)盤的形成方式，與太陽系里我們非常熟悉的土星光環(huán)類似。不過，白矮星SDSS J1228+1040的直徑只有土星的大約1/7，質(zhì)量卻是土星的2500多倍。研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，那顆白矮星和物質(zhì)環(huán)之間的間隔也很不一樣——整個土星及其光環(huán)都能夠輕輕松松地?cái)[放到兩者之間的空隙里去。
新的這項(xiàng)長期研究，讓科學(xué)家能夠觀察物質(zhì)盤在白矮星極強(qiáng)引力場的作用下發(fā)生的進(jìn)動。他們還發(fā)現(xiàn)，這個物質(zhì)盤有點(diǎn)不太平衡，還沒有變成圓形。
研究合作者鮑里斯·甘希克（Boris G?nsicke）說，“我們在2006年首次發(fā)現(xiàn)有碎屑盤環(huán)繞著那顆白矮星時，根本無法想象有朝一日能夠在照片上看清這么多細(xì)節(jié)——雖然要12年的時間來觀測，但這樣的等待絕對是值得的?！?/p>
這顆白矮星周圍的碎屑盤能夠提供關(guān)鍵線索，去了解走到生命盡頭的恒星周圍的環(huán)境。這能夠幫助天文學(xué)家了解發(fā)生在太陽系外行星系統(tǒng)中的此類過程，甚至預(yù)言大約70億年后太陽行將死亡時太陽系的命運(yùn)。
相關(guān)論文發(fā)表在今天（11月11日）出版的《皇家天文學(xué)會月刊》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）上。（編輯：Steed）
