天文学家发现银河系中最古老的行星碎片 被摧毁的星系残留物

天文学家已经确定了我们银河系中最古老的恒星，该恒星正在吸积绕行行星的碎片，使其成为银河系中迄今发现的最古老的岩石和冰雪行星系统之一。研究结果认为，距离地球仅90光年的一颗微弱的白矮星，以及其轨道行星系统的残骸，其年龄超过100亿年。这项研究由华威大学领导，于11月5日发表在《皇家天文学会月刊》上。

艺术家对老白矮星WDJ2147-4035和WDJ1922+0233的印象，它们被轨道上的行星碎片所包围，这些碎片将吸附在恒星上，污染它们的大气。WDJ2147-4035是极其红色和暗淡的，而WDJ1922+0233是异常的蓝色。资料来源：华威大学/Mark Garlick博士

大多数恒星，包括像我们太阳这样的恒星最终会变成白矮星。白矮星是一颗已经用完所有燃料的恒星，失去了它的外层，现在正经历着一个收缩和冷却的过程。在这个过程中，任何在轨道上的行星都会被打乱，在某些情况下，还会被摧毁，而它们的碎片会被留下来，吸附在白矮星的表面。

为了进行这项研究，天文学家团队对欧洲航天局GAIA空间观测站探测到的两颗不寻常的白矮星进行了建模。这两颗恒星都受到了行星碎片的污染。其中一颗被发现为异常的蓝色，而另一颗则是迄今为止在本地银河系附近发现的最暗和最红的。两者都接受了科学家团队的进一步分析。

天文学家们利用来自GAIA、暗能量调查和欧洲南方天文台的X-Shooter仪器的光谱和测光数据来计算这些恒星已经冷却了多长时间。他们发现"红色"恒星WDJ2147-4035的年龄约为107亿年，其中102亿年是作为白矮星冷却的时间。

光谱学涉及分析来自恒星的不同波长的光。这可以检测出恒星大气中的元素何时吸收不同颜色的光，并帮助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、锂和钾的存在，并初步探测到了碳在该恒星上的增殖--这使得该恒星成为迄今为止发现的最古老的金属污染的白矮星。

第二颗"蓝色"恒星WDJ1922+0233只比WDJ2147-4035略微年轻，被成分类似于地球大陆地壳的行星碎片所污染。科学小组得出结论，尽管WDJ1922+0233的表面温度很低，但它的蓝色是由其不寻常的氦氢混合大气造成的。

在红星WDJ2147-4035原本几乎是纯氦和高重力的大气中发现的碎片来自一个古老的行星系统，它在该星演化为白矮星的过程中幸存下来，这使得天文学家们得出结论，这是银河系中发现的围绕白矮星的最古老的行星系统。

主要作者、华威大学物理系博士生阿比盖尔·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，其行星体与地球相似。97%的恒星都会变成白矮星，它们在宇宙中无处不在，所以了解它们非常重要，尤其是这些极冷的恒星。冷白矮星由我们银河系中最古老的恒星形成，它提供了关于银河系中最古老的恒星周围行星系统的形成和演变的信息。"

"我们正在发现银河系中最古老的恒星残骸，它们被曾经的类地行星所污染。想到这发生在100亿年的规模上，而且这些行星在地球形成之前就已经死亡，这真是令人惊讶。"

天文学家还可以利用恒星的光谱来确定这些金属沉入恒星核心的速度，这使他们能够回顾过去，确定这些金属中的每一种在最初的行星体中的丰度。通过将这些丰度与在我们自己的太阳系中发现的天体和行星材料进行比较，我们可以猜测在恒星死亡并成为白矮星之前，这些行星会是什么样子--但在WDJ2147-4035的案例中，这已被证明是一种挑战。

阿比盖尔解释说。"红星WDJ2147-4035是一个谜，因为吸积的行星碎片非常富含锂和钾，与我们自己的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，因为它的超冷表面温度、污染它的金属、它的老龄化，以及它具有磁性的事实，使它变得极为罕见"。

华威大学物理系的Pier-Emmanuel Tremblay教授说。"当这些古老的恒星在100多亿年前形成时，宇宙的金属含量没有现在这么丰富，因为金属是在进化的恒星和巨大的恒星爆炸中形成。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，在一个金属贫乏和气体丰富的环境中，与太阳系形成时的条件不同。"