白矮星吞掉自己行星?

[peter]

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天文学家发现了数以千计的 行星 我们银河系中的轨道恒星——被称为系外行星。 然而，很难知道这些行星究竟是由什么构成的，或者是否与地球相似。 为了找出答案，NSF 的 NOIRLab 的天文学家 Siyi Xu 与加州州立大学弗雷斯诺分校的地质学家 Keith Putirka 合作，研究了所谓的污染大气 白矮星. 这些是曾经正常恒星（如太阳）的密集坍缩核心，其中包含来自行星、小行星或其他岩石天体的外来物质，这些物质曾经围绕恒星运行，但最终落入白矮星并“污染”了其大气层。 通过寻找白矮星大气中不自然存在的元素（氢和氦以外的任何元素），科学家们可以弄清楚落入恒星的岩石行星物体是由什么组成的。

Putirka 和 Xu 观察了 23 颗受污染的白矮星，它们都在距离太阳约 650 光年的范围内，使用夏威夷的 WM Keck 天文台、哈勃太空望远镜对钙、硅、镁和铁进行了精确测量，和其他天文台。 然后，科学家们使用这些元素的测量丰度来重建将从它们形成的矿物质和岩石。 他们发现这些白矮星的成分范围比我们太阳系内的任何一颗内行星都要广泛得多，这表明它们的行星有更多种类 岩石 类型。 事实上，有些成分非常不寻常，以至于 Putirka 和 Xu 不得不创建新名称（例如“石英辉石岩”和“方镁石沙砾岩”）来对这些行星上必须存在的新岩石类型进行分类。

“虽然一些曾经围绕受污染的白矮星运行的系外行星看起来与地球相似，但大多数的岩石类型对我们的太阳系来说是奇特的，”徐说。 “它们在太阳系中没有直接的对应物。”

Putirka 描述了这些新的岩石类型对于它们所属的岩石世界可能意味着什么。 “我们从白矮星数据中看到的一些岩石类型会比地球上的岩石溶解更多的水，并可能影响海洋的发展，”他解释说。 “某些岩石类型可能会在低得多的温度下熔化并产生比地球岩石更厚的地壳，而某些岩石类型可能更弱，这可能会促进板块构造的发展。”

早期对受污染白矮星的研究发现了来自岩石天体的元素，包括钙、铝和锂。 然而，Putirka 和 Xu 解释说，这些是次要元素（通常构成地球岩石的一小部分）和主要元素（构成地球岩石的大部分）的测量值，尤其是硅，需要真正了解这些行星上会存在什么样的岩石类型。

此外，Putirka 和 Xu 表示，在白矮星大气中测量到的镁含量高而硅含量低，这表明检测到的岩石碎片可能来自行星的内部——来自地幔，而不是它们的地壳。 之前对受污染白矮星的一些研究报告了大陆地壳存在于地球上的迹象。 岩石行星 曾经围绕这些恒星运行，但 Putirka 和 Xu 没有发现地壳岩石的证据。 然而，观察结果并不能完全排除这些行星具有大陆地壳或其他地壳类型。 “我们相信，如果地壳岩石存在，我们将无法看到它，这可能是因为与其他行星组件（如地核和地幔）的质量相比，它的含量太小，无法测量，”普蒂尔卡说。

据徐说，天文学家和地质学家的搭档是解开隐藏在受污染白矮星大气中秘密的关键。 “我在一次会议上遇到了 Keith Putirka，很高兴他能帮助我了解我正在观察的系统。他教我地质学，我教他天文学，我们想出了如何理解这些神秘的系外行星系统。”

[peter]

http://yule.yjcf360.com/yuzhou/868900.htm  　在这项新研究中，研究人员观察了距太阳 650 光年内的23颗白矮星——已死亡的低质量和中等质量恒星的小而密集的残骸。当这些恒星死亡并转变为白矮星时，它们撕裂了它们在轨道上运行的系外行星。因此，这些白矮星的大气层包含来自它们摧毁的外星世界的内脏。研究人员通过分析恒星发出的光，计算出白矮星大气中不同元素的比例；然后，他们计算了最有可能形成被抹杀的外星世界的矿物组成。

　　研究人员发现，只有一颗白矮星含有与地球地质构成相似的系外行星残骸。在其余的死星中，研究人员发现了由外星岩石构成的系外行星的残骸，这些外星行星在我们的星球或太阳系的其他地方从未见过。这些岩石与科学界已知的岩石大不相同，以至于研究人员甚至不得不创建全新的名称来对它们进行分类。


系外行星遗迹

　　当主序列恒星，如太阳，耗尽燃料燃烧并开始膨胀成红巨星，然后在自身重量下坍缩成超浓缩和冷却的恒星核心时，白矮星就形成了。在这个过程中，这些垂死的恒星释放出一团过热气体，吞没了围绕它们运行的行星。

　　一些系外行星可以承受这种宇宙弹幕，但大多数会被撞出轨道，随后被白矮星强大的引力场撕裂。这被称为潮汐扰动；一旦行星被撕裂，白矮星就会在一个被称为吸积的过程中将行星残骸向内拉。

　　通常，白矮星的大气只包含氢和氦，因为任何较重的元素都会沉入恒星的超高密度核心。因此，当恒星发出的光表明存在其他较重的元素时，研究人员假设这些元素一定来自系外行星的吸积。

　　科学家们估计，大约 25% 的白矮星包含死亡的系外行星的残骸，或者是所谓的受污染的白矮星。这些系外行星墓地已成为天文学家研究的热门话题，因为科学家可以使用它们来推断曾经环绕它们的天体的属性。

　　重建岩石类型

　　在这项新研究中，研究人员将重点放在污染的白矮星上，这些白矮星已经有了精确的测量数据，显示了它们大气中镁、钙、硅和铁的比例。天文学家认为这些元素在系外行星的核心和地幔中很常见，这些元素构成了外地壳以下行星的大部分。通过计算这些元素的比例，科学家们可以对构成行星岩石内脏的矿物质进行逆向工程。

　　合著者、加州州立大学的地质学家基思·普蒂尔卡在接受《生活科学》采访时表示：为了做到这一点，研究人员使用了一套计算方法，这些方法以前在用类似数据对地球上的岩石进行分类时效果非常好。

　　“然而，结果显示，构成这些系外行星的大部分矿物令人惊讶与他们预期的非常不同。”普蒂尔卡说。

　　“在地球上，地幔中的岩石主要由三种矿物组成，橄榄石、斜方辉石和单斜辉石。”普蒂尔卡说。但他补充说：“大多数受污染的白矮星中元素的比例表明，其中一些矿物质不太可能形成。”

　　普蒂尔卡说：“取而代之的是，由富含镁的方镁石和石英（一种由二氧化硅制成的结晶矿物）的不同配方组成的其他矿物质将会形成，这与太阳系其他内行星中预测的不同。这与过去的假设背道而驰，即系外行星将与我们在太阳系中看到的更相似。”

　　这些矿物与我们所知道的非常不同，研究人员不得不为它们命名新名称，包括“石英辉石岩”和“方镁石”。然而，目前尚不清楚这些白矮星中究竟存在多少新矿物。普蒂尔卡说：“需要进行新的实验以充分了解新成分的矿物学”。