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ZTF SLRN-2020：天文學家首次發現當垂死恒星吞沒并摧毀行星時就會發出閃光

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ZTF SLRN-2020：天文學家首次發現當垂死恒星吞沒并摧毀行星時就會發出閃光


ZTF SLRN-2020：天文學家首次發現當垂死恒星吞沒并摧毀行星時就會發出閃光(Credit:International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/P. Marenfeld)
據空間（米歇爾·斯塔爾）：天文學家第一次確認了這種閃光是一顆垂死的恒星吞噬并摧毀了它的一個軌道世界 。
雖然這種現象早已被理論化，但最終觀察它的活動將有助于天文學家弄清楚當恒星進入戲劇性的垂死掙扎時 ， 行星系統會發生什么，膨脹到原始大小的數百倍 ， 并吞噬其路徑上的一切，然后噴射其外層物質，塌縮成熾熱發光的恒星殘骸 。
以前的觀測捕捉到了這些行星吞沒之前和之后的階段 ， 但這是第一次看到這種行為 ， 距離地球只有12，000光年 。在那里，一顆恒星的亮度迅速增加了100倍，然后迅速消失，發出過量的明亮、長壽命的紅外光 。
這與描述太陽壽命結束時將發生什么的模型一致，并提供了科學家可以用來構建關于銀河系小角落末日的更詳細預測的信息 。
“我們看到了地球的未來，”麻省理工學院卡維利天體物理和空間研究所的天體物理學家基沙雷·德說 ?！叭绻斕柾淌傻厍驎r，其他一些文明正在10，000光年之外觀察我們，他們會看到太陽突然變亮，因為它噴射出一些物質，然后在周圍形成塵埃，然后恢復原狀 。”
像太陽這樣的恒星的死亡是一個相當瘋狂的過程 。對銀河系中其他恒星生命不同階段的觀察向我們展示了它是如何發生的 。
隨著恒星耗盡其核心燃燒所需的氫燃料，向外的聚變壓力和向內的重力壓力之間的微妙平衡開始瓦解 。
核心開始收縮，將更多的氫從恒星外層帶到中心，集中在核心周圍的殼層中 。由于熱和壓力 ， 這個氫殼開始融合，產生額外的熱量，使恒星的外層膨脹到原來的幾百倍 。但是最外層，比以前更加脆弱，向光譜的更紅一端冷卻 。這就是所謂的紅巨星 。
這顆恒星會吞噬膨脹外層物質路徑上的任何東西 。在太陽系中，這一過程預計將在幾十億年后發生，預計太陽將擴展到火星的軌道，并在途中吞噬水星、金星和地球 。
德和他的同事們并沒有開始尋找一顆正在吞噬其行星的垂死恒星 。相反，De正在梳理Zwicky Transient Facility收集的數據，該設備以光學和紅外波長研究天空，尋找在如此接近的軌道上的雙星，其中一顆星從另一顆星吸取物質，這一過程產生了耀斑 。
他們實際上發現的是完全不同的東西 。
“一天晚上，我注意到一顆星星不知從哪里冒出來 ， 在一周的時間里變亮了100倍，”德說 。"這不同于我一生中見過的任何恒星爆發."
使用光學和紅外凱克天文臺的數據仔細觀察，檢查該物體的化學成分，發現了更多的奇怪之處 。這顆恒星顯示出元素的跡象——如氧化鈦和氧化釩——更符合涼爽的環境，而不是你所期待的恒星交換等離子體的熱氫和氦 。
紅外帕洛馬天文臺的進一步觀測證實了這一點 。無論爆發發生了什么，命名為ZTF·SLRN-2020，它不是一顆雙星，這意味著爆發一定是別的什么東西 。
對科學文獻的研究表明 ， 當冷物質發出紅外線時，光的爆發、熄滅和逗留的方式與一種被稱為紅色新星的爆炸類型一致，這種爆炸是雙星碰撞的結果 。
但是它產生的能量比你想象的紅色新星要小得多 。事實上 ， 大約是能量的千分之一 。這是拼圖的最后一塊 。
“這意味著無論什么與恒星合并 ， 都必須比我們見過的任何其他恒星小1000倍 ， ”德說 。“木星的質量大約是太陽質量的1/1000，這是一個令人高興的巧合 。這時我們意識到:這是一顆行星 ， 撞上了它的恒星 。”
根據該團隊的分析，這顆行星的最大質量約為木星的10倍，被一顆正在膨脹的紅巨星吞噬并墜向其核心 。
當恒星吞噬行星時，其不斷膨脹的外殼繼續冷卻，在恒星周圍形成了一片塵埃云，給出了帕洛馬天文臺觀測到的長期紅外信號 。
研究人員說，這構成了我們對行星系統進化理解中的“缺失環節” 。他們將這種事件命名為“亞發光紅色新星”，并認為ZTF SLRN-2020可以幫助我們理解行星吞沒對晚期恒星的亮度、化學成分和旋轉速率的影響 。
他們估計一年中會出現0.1到幾次亞光紅色新星 。既然我們知道了它們的樣子，我們可能會發現更多 。
“幾十年來 ， 我們已經能夠看到之前和之后，”德說 。“之前，當行星仍然離它們的恒星很近時，以及之后，當行星已經被吞沒，并且恒星是巨大的 。我們錯過的是在行動中捕捉恒星，你有一個星球正在實時經歷這種命運 。這就是這個發現真正令人興奮的地方 ?！?br>這項研究已經發表在《自然》雜志上 。
相關：目睹恒星吞噬行星，預示地球可能的最終命運
據臺北市立天文科學教育館網站（編譯 吳典諺）：天文學家首次發現，當一顆垂死的恒星吞沒并摧毀一顆行星時，就會發出閃光 。恒星演化理論模型指出，當恒星進入死亡階段時，體積會膨脹到原來的幾百倍 ， 并吞噬它所經過的一切，然后噴出它的外層物質，之后坍縮成熾熱的恒星殘骸 。
這與描述太陽生命結束時的演化模型是一致的 。麻省理工學院的天體物理學家基沙雷.德（Kishalay De）說：「我們正在目睹地球的未來，如果其他文明在太陽吞噬地球的時候，從1萬光年外觀察地球，便會看到由于太陽噴射出一些物質導致突然變亮的閃焰，然后在它周圍形成塵埃 ， 接著它又恢復原狀 。」在太陽系，這個過程預計將在數十億年后發生 ， 太陽預計會膨脹到火星的軌道，并在途中吞沒水星、金星和地球 。
之前的觀測捕捉到這些行星被吞噬之前和之后的階段，但這是首次看到正在吞噬的行為 。這顆名為ZTF SLRN-2020的類太陽恒星距離約1萬2000光年 ， 被認為吞沒了一顆質量約為木星10倍的氣態巨行星 。這顆恒星的亮度迅速增加了100倍，然后迅速消失 ， 發出明亮且持續很長時間的紅外光 。
首先，基沙雷.德由史維基瞬態設施（Zwicky Transient Facility ， ZTF）發現這顆恒星在10天內亮度增加100多倍 ， 接著又再次變暗 。當這顆恒星吞噬了這顆行星時，它不斷膨脹的外殼繼續冷卻，并在恒星周圍形成了塵埃云 ， 這給出了帕洛馬山天文臺（Palomar Observatory）觀測到的長期紅外光特征 。
研究人員將這類事件命名為低光度紅新星（subluminous red novae） ， 并相信ZTF SLRN-2020可幫助了解行星吞沒對后期恒星的亮度、化學成分和旋轉速度的影響 。他們估計低光度紅新星每年會出現0.1到幾次，既然知道它們的模樣，未來可能會發現更多 。該研究已發表在《自然》（Nature）期刊上 。