死星撕裂行星系统被捕获

一颗恒星的死亡之痛如此猛烈地扰乱了它的行星系统，以至于留下的被称为白矮星的死恒星正在从系统的内部和外部吸走碎片。这是天文学家首次观测到白矮星同时消耗岩石、金属和冰物质，这些物质是行星的成分。

来自美国国家航空航天局哈勃太空望远镜和其他美国国家航空宇航局天文台的档案数据对于诊断这起宇宙自相残杀的案例至关重要。这些发现有助于描述进化行星系统的暴力性质，并可以告诉天文学家新形成的系统的组成。

这些发现是基于对附近白矮星G238-44大气层捕获的物质的分析。白矮星是像太阳这样的恒星在脱落外层并通过核聚变停止燃烧燃料后留下的残骸。“我们从未见过这两种物体同时附着在白矮星上，”首席研究员、加州大学洛杉矶分校（UCLA）最近的学士毕业生Ted Johnson说。“通过研究这些白矮星，我们希望更好地了解仍然完好无损的行星系统。”

这张行星系统G238-44的图解描绘了它的毁灭。这颗小小的白矮星是这场活动的中心。一个非常微弱的吸积盘是由落在白矮星上的碎片组成的。剩下的小行星和行星体构成了围绕恒星的物质库。更大的气态巨行星可能仍然存在于该系统中。更远的地方是一条由彗星等冰体组成的带，这些冰体最终也为死恒星提供食物。

这些发现也很有趣，因为小型冰状物体撞击并“灌溉”了太阳系中干燥的岩石行星。数十亿年前，彗星和小行星被认为已经向地球输送了水，引发了我们所知的生命所需的条件。约翰逊说，探测到的白矮星上下雨的天体组成意味着冰库可能在行星系统中很常见。

加州大学洛杉矶分校教授、合著者Benjamin Zuckerman说：“我们所知道的生命需要一个覆盖着碳、氮和氧等多种元素的岩石行星。”“我们在这颗白矮星上看到的元素丰度似乎需要岩石和富含挥发性的母体——这是我们在对数百颗白矮星的研究中发现的第一个例子。”

行星系统演化的拆除德比理论将红巨星和白矮星相位之间的转变描述为一个混乱的过程。这颗恒星很快就失去了外层，行星的轨道也发生了巨大的变化。小行星和矮行星等小物体可能会冒险离大行星太近，并被冲向恒星。这项研究证实了这一剧烈混乱阶段的真实规模，表明在白矮星阶段开始后的1亿年内，该恒星能够同时捕获和消耗小行星带和柯伊伯带状区域的物质。

在这项研究中，白矮星最终吞噬的总质量估计可能不超过小行星或小卫星的质量。虽然白矮星消耗的至少两个物体的存在没有直接测量，但很可能一个像小行星一样富含金属，另一个是类似于柯伊伯带太阳系边缘发现的冰体。

尽管天文学家已经对5000多颗系外行星进行了编目，但我们唯一直接了解其内部组成的行星是地球。白矮星自相残杀提供了一个独特的机会，可以将行星拆开，看看它们最初在恒星周围形成时是由什么组成的。

研究小组测量了氮、氧、镁、硅和铁等元素的存在。铁的丰度非常高，这是地球、金星、火星和水星等类地行星金属核心的证据。出乎意料的是，高氮丰度使他们得出了冰体存在的结论。约翰逊说：“最符合我们数据的是由冰和尘埃组成的类水星物质和类彗星物质的几乎二比一的混合物。”“铁金属和氮冰都表明行星形成的条件大不相同。目前还没有已知的太阳系物体同时存在这两种物质。”

行星系统的死亡当像太阳这样的恒星在其生命后期膨胀为膨胀的红巨星时，它会通过膨胀外层来减少质量。这样做的一个后果可能是小行星、彗星和卫星等小物体被任何剩余的大行星引力散射。就像街机游戏中的弹球一样，幸存的物体可以被扔进高度偏心的轨道。

约翰逊解释道：“在红巨星阶段之后，剩下的白矮星是致密的，不比地球大。任性的行星最终离恒星很近，并经历强大的潮汐力，将它们撕裂，形成一个气态尘土飞扬的圆盘，最终落在白矮星表面。”

研究人员正在研究50亿年后太阳进化的最终场景。地球可能会和内行星一起完全蒸发。但主小行星带中许多小行星的轨道将受到木星的引力扰动，最终会落在白矮星上，而残留的太阳也将成为白矮星。

两年多来，加州大学洛杉矶分校、加州大学圣地亚哥分校和德国基尔大学的研究小组一直致力于通过分析在编号为G238-44的白矮星上检测到的元素来解开这个谜团。他们的分析包括美国国家航空航天局退役的远紫外光谱探测器（FUSE）、夏威夷凯克天文台的高分辨率埃切尔光谱仪（HIRES）以及哈勃太空望远镜的宇宙起源光谱仪（COS）和太空望远镜成像光谱仪（STIS）的数据。

该团队的研究结果于2022年6月15日星期三在美国天文学会（AAS）的新闻发布会上公布。

一颗恒星的死亡之痛如此猛烈地扰乱了它的行星系统，以至于留下的被称为白矮星的死恒星正在从系统的内部和外部吸走碎片。这是天文学家首次观测到白矮星同时消耗岩石、金属和冰物质，这些物质是行星的成分。来自美国国家航空航天局哈勃太空望远镜和其他美国国家航空宇航局天文台的档案数据对于诊断这起宇宙自相残杀的案例至关重要。这些发现有助于描述进化行星系统的暴力性质，并可以告诉天文学家新形成的系统的组成。

哈勃太空望远镜是美国国家航空航天局和欧洲航天局之间的国际合作项目。美国国家航空航天局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心负责管理这架望远镜。马里兰州巴尔的摩的太空望远镜科学研究所（STScI）负责哈勃望远镜的科学操作。STScI由华盛顿特区的天文学大学研究协会为NASA运营。

横幅插图标题：这幅插图显示了一颗白矮星从行星系统中的破碎物体中吸出碎片。哈勃太空望远镜探测到蒸发碎片的光谱特征，揭示了岩石金属和冰物质的组合，这些物质是行星的成分。这些发现有助于描述进化行星系统的暴力性质及其解体体的组成。插图来源：NASA、ESA、Joseph Olmsted（STScI）