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第138章 1145+017(1 / 1)

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夏威夷莫纳克亚山的夜,山顶的寒气渗进观测服。”。点比正常值低了30,像被无形的手“掐”了一把。“导师!你看这个!”我对着对讲机喊,声音撞在金属墙壁上嗡嗡回响。屏幕另一端,安德鲁教授凑过来,镜片上反射着那条“受伤”不是恒星黑子,也不是耀斑。这像什么?像有东西在绕着它转,还被撕碎了。”

570光年外的室女座方向,这颗代号“wd 1145+017”的白矮星,此刻正用它强大的引力,将周围的岩石天体撕成碎片,像一台“宇宙碎纸机”般吞吐着行星残骸。作为人类首次观测到的“恒星残骸摧毁行星系统”的直接证据,它像一封来自宇宙深处的“警告信”,告诉我们:当恒星死亡时,它的行星家族可能面临怎样的命运。而我,和团队用两年时间追踪这颗“碎纸机”,终于在第873次观测夜,看清了它“咀嚼”行星的残酷过程。

一、发现之旅:从“异常光变”到“行星碎纸机”

1 开普勒的“偶然瞥见”

萨拉把数据标记为“待复查”,一放就是半年。直到2015年底,她用新算法重新分析时,才发现异常背后的规律:亮度下降的“缺口”不是对称的,下降快、回升慢,像“被啃了一口的苹果”,缺口边缘还有细微的“毛刺”。“这不像单个行星,”她在邮件里写,“倒像一堆碎片在恒星前面‘排队’,每个碎片挡光的时间不同——它们在绕恒星转,还被拉长了!”

团队立刻申请用地面望远镜跟进。2016年,凯克望远镜的hires光谱仪捕捉到关键证据:wd 1145+017的光谱中,除了恒星本身的吸收线,还有钙、铁、硅等岩石元素的发射线——这些元素来自被恒星加热蒸发的碎片,像“行星的血迹”洒在恒星周围。

2 排除“假凶手”的三年

确认“行星碎纸机”的身份花了三年。团队排除了所有“干扰项”

伴星干扰:用斯皮策太空望远镜(spitzer)观测,未发现伴星(若有伴星,引力会扰动碎片轨道,导致周期变化);

小行星带尘埃:尘埃云的遮挡会使亮度持续下降,而非“骤降-恢复”的脉冲式变化。

“就像破案时排查嫌疑人,”参与分析的博士生莉娜说,“当所有‘假凶手’都被排除,剩下的就是真相:wd 1145+017周围有岩石碎片,正被它的引力撕碎。”

二、恒星的“身份牌”:熄灭的太阳,残暴的“碎纸机”

1 白矮星的“前世今生””,能坍缩成白矮星)。50亿年前,它和太阳一样,在核心进行氢聚变,照亮周围的行星;但10亿年前,它的氢燃料耗尽,核心开始坍缩,外层气体被抛向宇宙(形成“行星状星云”),只留下一个地球大小的致密核心——这就是白矮星。

“它就像太阳的‘尸体’,”。” 这种“小体积大质量”的特性,让它拥有极强的表面引力(是地球的10万倍),像一台“宇宙碎纸机”,任何靠近的岩石天体都会被撕成碎片。

2 570光年的“宇宙距离”

距离地球570光年,让wd 1145+017成为“近邻宇宙”的理想观测对象。这个距离不算远(银河系直径10万光年),又不算近(不会被恒星辐射灼伤望远镜),像“宇宙中的社区杂货店”,既能看清细节,又不会打扰“店主”(白矮星)的“工作”(撕碎行星)。

“570光年是什么概念?”莉娜举着地球仪说,“如果光的速度是每秒30万公里,从wd 1145+017到地球,要走570年——我们现在看到的,是它570年前的‘作案现场’。”

三、行星碎片的“末日舞蹈”:被引力撕碎的“岩石芭蕾”

通过凯克望远镜的光变曲线和光谱分析,团队“复原”周围行星碎片的“末日舞蹈”:这些碎片原本是一颗岩石行星(类似地球或火星),在恒星死亡时被“抛射”。

1 碎片的“大小与轨道”

原始行星:直径约5000公里(类似水星),质量约为地球的1\/10,轨道曾稳定存在于恒星“主序星阶段”

蒸发气体:碎片表面被恒星高温(表面温度约1万c)加热,释放出钙、铁、硅等元素的气体,形成围绕恒星的“尘埃环”(类似土星环,但更稀薄)。

2 撕碎的“残酷过程”

当碎片靠近白矮星时(距离小于10万公里),恒星的潮汐力(引力差)开始发挥作用:碎片靠近恒星的一侧受到的引力,比远离的一侧强亿万倍,像用手“捏”橡皮泥般将碎片拉长、撕裂。

“想象一块饼干靠近黑洞,”莉娜模拟着动画,“饼干会被拉成长条,然后断裂成小块,最后变成粉末——wd 1145+017的碎片就是这样被‘捏碎’的。” 观测显示,最大的碎片正在以每年1厘米的速度“减肥”(质量损失),预计1000万年后会完全蒸发。

3 碎片的“生存策略”

并非所有碎片都会被立即撕碎。因自身引力较强,能暂时保持“岩石球”形态,像“宇宙中的蒲公英种子”,在恒星周围“飘荡”。但它们的“寿命”也不长——在恒星辐射和潮汐力的双重作用下,最多只能存活100万年。

四、观测者的“两年追踪”:从疑惑到确信

1 2021年:第一次“看见”碎片

实习第三个月,我用软件叠加了100组凯克望远镜的光变数据,突然发现:每个“亮度骤降”的缺口形状略有不同——有的宽(大碎片),有的窄(小碎片),有的不对称(碎片被拉长)。“这像一群人在排队过独木桥,”我兴奋地对安德鲁说,“每个人体型不同,过桥的姿态也不同——这些碎片就是‘排队’的行星残骸!”

那天晚上,我们在天文台的天台喝啤酒庆祝,莉娜说:“以后这颗白矮星可能要以你的名字命名(玩笑话),毕竟是你‘看清’了它的‘牙齿’。”

2 2022年:确认“多碎片系统”

2022年,团队用哈勃太空望远镜的“宇宙起源光谱仪”。“这证明至少有5块碎片在同时绕恒星旋转,”安德鲁说,“它们像‘行星碎纸机’里的‘碎纸屑’,各自被撕成不同的形状。”

3 2023年:“作案时间线”的重建

通过模拟碎片的轨道衰减,团队“重现”了行星被摧毁的过程:

1亿年前:恒星燃料耗尽,膨胀为红巨星,行星轨道被扰动,逐渐靠近恒星;

1000万年前:行星进入白矮星的“洛希瓣”(引力控制范围),被潮汐力撕碎,形成碎片云;

现在:碎片仍在绕恒星旋转,持续被撕碎、蒸发,像“宇宙中的慢动作爆炸”。

五、尾声:当“碎纸机”成为“宇宙警示牌”

凌晨三点,莫纳克亚山的观测结束。在星空中依然暗淡,但我的脑海里已浮现出它的“作案现场””,蒸发成钙和铁的气体烟雾570光年的距离,让这个“碎纸机”显得既遥远又触目惊心——它像一面镜子,照见太阳未来的命运。

或许,50亿年后,当太阳耗尽燃料变成白矮星,也会像wd 1145+017一样,将水星、金星、地球撕成碎片;或许,此刻正有某个外星文明,用望远镜对准wd 1145+017,像我们观察它一样,猜测他们的恒星是否也在“吃”行星。而我们,通过这颗“碎纸机””的必然——所有恒星都会死去,所有行星系统都可能被摧毁,这是宇宙不变的法则。

说明

资料来源:本文核心数据来自开普勒望远镜k2任务观测(2015,vanderburg et al)、凯克望远镜hires光谱分析(2016-2023,g?nl)、哈勃太空望远镜s观测(2022,redfield et al)。故事细节参考安德鲁教授《白矮星行星系统毁灭研究》(2023)、莉娜博士论文《wd 1145+017碎片轨道模拟》(2022)、夏威夷莫纳克亚天文台实习日志(2021-2023)。

语术解释:

白矮星:恒星燃烧殆尽后坍缩形成的致密残骸(体积如地球,质量如太阳),表面引力极强,能撕碎靠近的岩石天体(如wd 1145+017)。

潮汐力:恒星对天体不同部位的引力差(近侧引力强,远侧引力弱),能将天体拉扯、撕裂(如wd 1145+017撕碎行星碎片)。

光变曲线:记录恒星亮度随时间变化的曲线,wd 1145+017的锯齿状曲线反映碎片遮挡导致的亮度骤降。

岩石元素发射线:碎片被恒星加热蒸发后,释放钙、铁、硅等元素的气体在光谱中形成的特征线,证明碎片存在。

洛希瓣:天体引力控制范围的边界,当行星进入白矮星的洛希瓣时,会被潮汐力撕碎(如wd 1145+017的行星)。

夏威夷莫纳克亚山的清晨,薄雾还未散尽,凯克望远镜的穹顶已缓缓打开。我捧着热可可站在控制室窗边,望着远处云海中若隐若现的峰顶——三年前初遇wd 1145+017时,它还是一条“锯齿状的伤疤”,如今却成了团队最熟悉的“老朋友”。”一次,但这一次,我们捕捉到了更残酷的细节:碎片不仅在被撕碎,还在彼此碰撞,像一场“宇宙车祸现场”。安德鲁教授推门进来,镜片上还沾着咖啡渍:“jwst的新数据到了,碎片上有有机分子。”

570光年外的室女座,这颗代号“wd 1145+017”的白矮星,在第一篇幅中向我们展示了它“撕碎行星”的残酷手段;这一篇,则要潜入碎片的“末日细节”,看岩石如何在恒星引力下“粉身碎骨”,气体如何编织“死亡尘埃环”,更要从这场“宇宙悲剧”中,读懂恒星死亡对行星系统的终极影响——它不仅是一台“碎纸机”,更是宇宙“新陈代谢”的见证者,照见太阳系50亿年后的命运。

一、碎片的“末日细节”:从“岩石球”到“宇宙尘埃”

如果说第一篇幅是“看见碎纸机”,这一篇则要“看清碎纸屑”。韦伯太空望远镜(jwst)的红外成像和凯克望远镜的高分辨率光谱,团队终于“触摸”到了碎片的“质感”:它们不是冰冷的岩石块,而是正在经历“三重死亡”的宇宙残骸——被引力撕扯、被高温蒸发、被彼此碰撞。

1 撕扯:潮汐力的“宇宙之手”

“看这个‘腰部’的裂痕,”参与分析的博士生马克指着图像,“潮汐力在这里超过了岩石的抗拉强度(约100兆帕),碎片像掰断的粉笔一样裂开。” 观测数据显示,最大的碎片正以每小时10吨的速度“流失物质”——相当于每秒钟有3瓶矿泉水的岩石被撕下来,抛向恒星。

2 蒸发:恒星的“高温烤箱”

“想象一块湿木头扔进火堆,”马克比喻,“木头先冒水蒸气,再烧成灰——碎片就是这样,表面的冰和水先蒸发,然后是岩石。” 团队计算出,碎片每年蒸发的总质量相当于一座小山(10亿吨),这些气体在恒星周围形成“尘埃环”,厚度仅1000公里(类似土星环,但更稀薄)。

3 碰撞:碎片间的“宇宙车祸”

最惨烈的是碎片彼此碰撞。凯克望远镜的光变曲线显示,有时“亮度骤降””挡住星光。jwst的红外成像证实了这一点:数十块碎片在轨道上“追逐”,偶尔发生碰撞,溅起直径1公里的“岩石弹片”。

“这像高速公路上的连环追尾,”安德鲁教授模拟动画,“碎片轨道速度每秒50公里(180万公里\/小时),碰撞时释放的能量相当于原子弹爆炸——只不过爆炸产物是更小的碎片和尘埃。” 观测到的最大碰撞发生在2023年5月,一块碎片分裂成12块,最小的只有足球大小。

二、恒星的“变化”:从“沉默灰烬”到“活跃吞噬者”

1 第一阶段(10亿-1亿年前):沉默的“灰烬核心”

刚形成的白矮星温度极高(10万c),但体积太小(地球大小),亮度仅为太阳的1\/1000,像个“宇宙煤球”,默默冷却。此时它的引力虽强,但周围没有靠近的行星碎片,因此“安静”了9亿年。

2 第二阶段(1亿-1000万年前):苏醒的“引力猎手”

3 第三阶段(1000万年前至今):稳定的“碎纸机””进入“流水线模式”:碎片每绕一圈被撕碎一部分,蒸发一部分,碰撞一部分。”了一颗火星大小的行星。

三、与其他“碎纸机”的对比:宇宙中的“同类案件”

1 gd 61:被“吃”掉的水行星

2013年发现的gd 61白矮星,光谱中存在大量水蒸气和氧元素,证明它曾吞噬一颗富含水的岩石行星(类似木卫二)。行星含水量是地球的26,如今已全部蒸发成气体,像“宇宙中的水烟”。

2020年发现的sdss j1228+1040白矮星,周围有一条由铁镍金属碎片组成的“项链”(直径20万公里),碎片直径仅1-10公里,像“宇宙中的铁珠串”。观测表明,这些碎片是被恒星潮汐力“磨”成的金属粉,正缓慢坠入恒星。

并非所有行星都会被摧毁。。团队推测:它可能原本是一颗距离恒星很远的气态巨行星,在恒星死亡时“向内迁移”,恰好避开了洛希瓣的撕裂范围,成为“幸存者”。

四、观测者的“新发现”:碎片上的“生命密码”

2024年,jwst的突破性发现让团队震惊:wd 1145+017的碎片光谱中,存在复杂的有机分子(如甲醛、氰化氢)——这些是构成生命的基础物质。

1 有机分子的“来源”

这些分子并非来自恒星,而是原始行星地壳中的“遗留物”。团队推测,原始行星(类似地球)形成时,通过彗星撞击获得了水和有机物,如今这些“生命种子”正随着碎片蒸发,飘向宇宙。

2 “生命种子”的“传播”

碎片蒸发产生的气体和尘埃,会以每秒200公里的速度向外扩散,形成“有机分子云”。如果未来有其他恒星穿过这片云,这些分子可能被“播种”到新的行星上,成为新生命的起点。

3 对太阳系的“启示”

这一发现让团队联想到太阳系的未来:50亿年后,太阳变成白矮星时,地球也可能被撕碎,但地壳中的有机物(如石油、煤炭)会蒸发成气体,飘向宇宙。“或许宇宙中的生命,就是通过这样的‘恒星葬礼’传播的,”马克感慨,“死亡孕育新生,毁灭带来希望。”

五、尾声:当“碎纸机”照见太阳系的未来

凌晨四点,莫纳克亚山的观测结束。在星空中依然暗淡,但我的脑海里已浮现出它的“末日全景”:岩石碎片被潮汐力拉成面条,在高温下蒸发成气体,彼此碰撞溅起尘埃,有机分子飘向宇宙570光年的距离,让这场“宇宙悲剧”显得既遥远又触目惊心——它像一面镜子,照见太阳未来的命运。

或许,50亿年后,太阳耗尽燃料变成白矮星,也会像wd 1145+017一样,将水星、金星、地球撕成碎片;或许,此刻正有某个外星文明,用望远镜对准wd 1145+017,像我们观察它一样,猜测他们的行星是否也在“末日舞蹈”。而我们,通过这颗“碎纸机””的壮丽——所有恒星都会死去,所有行星系统都可能被摧毁,但死亡不是终点,而是新生命的起点。

说明

语术解释:

潮汐力:恒星对天体不同部位的引力差(近侧引力强,远侧引力弱),能将天体拉扯、撕裂(如wd 1145+017撕碎行星碎片)。

洛希瓣:天体引力控制范围的边界,当行星进入白矮星的洛希瓣时,会被潮汐力撕碎(如wd 1145+017的原始行星)。

有机分子:构成生命的基础物质(如甲醛、氰化氢),wd 1145+017碎片上的有机分子证明原始行星曾有生命潜力。

尘埃环:碎片蒸发或碰撞产生的岩石尘埃围绕恒星形成的环状结构(类似土星环,但更稀薄)。

恒星新陈代谢:恒星从诞生到死亡(主序星→红巨星→白矮星)过程中,对行星系统的重塑(如wd 1145+017摧毁行星)。

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