哈勃发现白矮星撕裂超级哈雷彗星

[ 录入者:gohomeman1 | 时间:2017-02-15 22:12:40 | 作者:gohomeman1译 | 来源:欧洲哈勃信息中心 | 浏览:4819次 ]

原文标题:Hubble finds big brother of Halley’s Comet ripped apart by white dwarf

原文作者:许偲艺;Mathias Jäger

来自:欧洲哈勃信息中心; 发表时间:2017.2.9

翻译:gohomeman1  审校:数星星的猫(编译版权所有,未经许可请勿转载)

2017.2.9:借助美国宇航局(NASA)和欧洲空间局(ESA)合作的哈勃太空望远镜,科学家首次发现一颗白矮星扯碎了一个巨型彗星状天体,其碎片散布在白矮星大气中。这个被撕裂的天体,其化学组成类似著名的哈雷彗星,但质量大了10万倍。

白矮星系统示意图。大图:19.7MB,版权:NASA、ESA,研究者团队;下同。

一个国际天文学家团队观测了位于北天牧夫座、离地球约170光年的白矮星WD 1425+540(注1)。他们借助哈勃望远镜和夏威夷的凯克望远镜,分析了其大气成分,发现了一个巨型彗星类天体落入白矮星,并被撕裂的证据。

团队确认被扯碎天体的化学成分很类似于我们太阳系中著名的哈雷(Halley)彗星,但其质量大了10万倍以上,而含水量至少是2倍。光谱分析显示,该天体富含各种生命必需元素,包括碳C、氧O、硫S和氮N(注2)。

这是人类首次在白矮星大气中检测到N。研究报告首席作者、欧洲南方天文台(ESO)的许偲艺(Siyi Xu,女,PDF报告有中文姓名)解说:“我们知道,氮对生命而言是非常重要的。这个天体富含N,其含量比我们太阳系中任何天体都高。”(除了太阳,译注)

我们已知的被下落天体污染的白矮星超过10个,但此前观测到的都是小行星类岩质天体,本例是首次发现冰质彗星类天体。这发现表明存在一个彗星带围绕着白矮星,类似太阳系的柯伊伯带。看来这些彗星状天体竟然挺过了恒星的整个演化周期——从我们太远这样的主序星,膨胀到红巨星,并在后续的行星状星云过程中继续生存,一直到最后的白矮星阶段。

PDF插图,N和C的含量对比(对数坐标,越下方N的丰度越低)。左图的黑点都是落入地球的球粒陨石的数据,比较了白矮星、太阳、哈雷彗星和地球(右下角)的丰度。

团队做出这个发现时,还仔细考虑了这个大质量天体如何脱离其所在的遥远的发源地,进入与母恒星相撞的轨道(注3)。彗星轨道的改变可能肇因于迄今未发现的残存行星对彗星带的引力扰动;也可能是白矮星的伴星扰动了彗星带的天体,使得它们撞向白矮星;轨道改变还可能是上述两种原因的组合。

在太阳系中,柯伊伯带(Kuiper Belt)从海王星轨道延伸向外,其中含有大量矮行星、彗星和太阳系形成后的残余小天体。本例的新发现提供了证据说明,冰质天体也存在于系外行星系统中,并能活过整个恒星演化历程。

附注:

1、这颗白矮星发现于1974年,是一个双星系统的成员,另一颗子星离白矮星的距离超过2000个天文单位(AU,相当于日地平均距离;海王星轨道约30个AU,译注)。

白矮星光谱的吸收线,各种元素的缩写有C、N、O、S、H,Si、Fe、Ca、Mg等,I、II、III等罗马数字表示原子的电离程度(从中性到电离2个电子)。横坐标为波长。

2、哈勃望远镜上的宇宙起源摄谱仪(COS)获得了白矮星光谱中C、N、O、S和硅Si、铁Fe、氢H的吸收线,而凯克望远镜获得了钙Ca、镁Mg和H的吸收谱线。

3、研究团队分析认为,这个彗星类天体原先的起源地离白矮星约300AU,约为太阳系中柯伊伯带天体离太阳平均距离的7倍。

译注:像太阳这样的主序星,因为C-N-O循环的核聚变过程在持续进行,所以N/C 丰度会很高。当它们演化为白矮星时,因为 O 核和 C 核的超高温稳定性远超 N 核好多个数量级,正常白矮星的N丰度是很低的。而且氮本身化学性质不活泼、又很容易挥发,所以地球上的 N 含量极低(O因为很活泼而大量以氧化物形式存在)。

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