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第138章 WD 1145+017(2 / 2)

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)。

wd 1145+017:570光年外的“行星碎纸机”(第二篇幅·末日启示)

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”。屏幕上的光变曲线依旧每4.5小时“抽搐”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”。通过詹姆斯·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”

wd 1145+017的表面引力是地球的10万倍,当它用这股力量“抚摸”碎片时,效果堪比“宇宙之手捏橡皮泥”。JwSt的近红外相机拍摄到一组震撼图像:一块直径50公里的碎片(类似小行星灶神星),在靠近恒星时(距离仅8万公里),被拉成长条形(长度100公里,宽度10公里),像一根被拉长的意大利面。

“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”

wd 1145+017的表面温度约1万c(比炼钢炉还热),碎片靠近时,表面岩石会直接升华(固体变气体)。哈勃太空望远镜的宇宙起源光谱仪(S)捕捉到关键证据:碎片蒸发产生的气体中,除了钙、铁、硅,还有水蒸气和二氧化碳——这说明原始行星曾有大气层,如今正被恒星“烤”成气体。

“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”会持续数小时(而非4.5小时的单个碎片遮挡),像“一群碎片叠罗汉”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”

wd 1145+017并非一直这么“残暴”。通过分析它的光谱变化,团队发现:自10亿年前坍缩成白矮星以来,它经历了三个阶段——从“沉默的灰烬”到“苏醒的吞噬者”,再到如今的“稳定的碎纸机”。

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”

1亿年前,当wd 1145+017冷却到表面温度1万c时,一颗原本在较远距离的岩石行星(类似地球)因恒星死亡时的引力扰动,轨道逐渐衰减,进入了白矮星的“洛希瓣”(引力控制范围)。潮汐力开始撕碎行星,碎片如雨点般落入恒星,wd 1145+017从此“苏醒”,成为“吞噬者”。

3. 第三阶段(1000万年前至今):稳定的“碎纸机”

如今,碎片轨道已稳定(周期4.5小时),恒星的“吞噬”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。光谱分析显示,恒星大气中的岩石元素浓度(钙、铁)比10亿年前高了0.1%——这相当于“吃掉”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”

wd 1145+017并非宇宙中唯一的“行星碎纸机”。通过对比其他白矮星系统,团队发现:约30%的白矮星周围存在岩石碎片,它们都是恒星死亡后“摧毁”行星系统的证据。

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)。碎片分析显示,该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”。

2. SdSS J1228+1040:金属“项链”缠绕的恒星

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。

3. wd 1856+534:罕见的“幸存者”

并非所有行星都会被摧毁。2020年发现的wd 1856+534白矮星,周围有一颗木星大小的行星(wd 1856+534 b),轨道周期1.4天,却未被撕碎。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。我关掉屏幕,窗外的wd 1145+017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4.5小时脉冲,不仅读懂了恒星死亡的残酷,更看到了宇宙“新陈代谢”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

资料来源:本文核心数据来自詹姆斯·韦伯太空望远镜(JwSt)红外成像(2024,Gto团队)、凯克望远镜hIRES光谱分析(2016-2024,G?nsicke et al.)、哈勃太空望远镜S观测(2022-2023,Redfield et al.)、Gd 61\/SdSS J1228+1040对比研究(2013-2020,Farihi et al.)。故事细节参考安德鲁教授《白矮星行星系统毁灭十年研究》(2024)、马克博士论文《wd 1145+017碎片碰撞动力学》(2023)、夏威夷莫纳克亚天文台观测日志(2021-2024)。

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)。