在銀河系數(shù)以千億計的恒星中,絕大多數(shù)都會演化成白矮星。而在白矮星演化過程中,環(huán)繞在其周圍的塵埃盤及大氣金屬污染的形成機制一直為研究者所關注。最近,南京大學科研人員找到了這兩種觀測現(xiàn)象之間的聯(lián)系,并提出了演化模型。相關成果11月6日發(fā)表于《自然—天文學》。
白矮星體積與地球相當,質(zhì)量卻是恒星級別,且溫度很高,散發(fā)出白色光芒。作為致密星體,白矮星擁有強大的引力,在演化過程中會“吸食”靠近它的小行星。南京大學天文與空間科學學院副教授謝基偉表示,白矮星的“食量”就這么大,若靠近它的小行星數(shù)量過多,一時“消化”不了,就會在周圍堆積形成塵埃盤。
白矮星的大氣金屬污染又是如何形成的?南京大學博士陳迪昌表示,靠近白矮星的小行星受引力作用被撕裂,不斷發(fā)生碰撞、形成塵埃。“這些顆粒會在白矮星本身輻射作用下,一步步進入白矮星表面。小行星上的巖石固體中包含的金屬元素也被白矮星一起吸入,從而形成金屬污染。”
白矮星的塵埃盤與其大氣中的金屬污染究竟是什么關系?陳迪昌告訴記者,“我們發(fā)現(xiàn),凡是被塵埃盤圍繞的白矮星,也可以同時觀測到金屬污染。而白矮星比較‘年輕’的時候,才能在其周圍觀測到塵埃盤。到演化后期,塵埃盤基本消失,但金屬污染依然存在。”
“在巨行星攝動作用下,小行星進入到白矮星周圍,進入小行星的數(shù)目隨時間冪律衰減。前期進入的小行星很多,白矮星吸積速率與其本身‘消化能力’有關。到后期,白矮星周圍小行星較少,吸積速率取決于外來物質(zhì)的多少。”陳迪昌表示。
“白矮星吸積物質(zhì)的補充機制,一般認為是類似木星的巨行星擾動其周圍的小行星帶,把小行星‘趕’到白矮星周圍。我們從理論和數(shù)值模擬上發(fā)現(xiàn),白矮星前期的消化能力和后期物質(zhì)的補充速率都隨時間冪律衰減,這前后兩個冪律衰減的規(guī)律和觀測數(shù)據(jù)非常吻合。”謝基偉解釋說。