在垂死的恒星中发现类似地球的行星的汽化壳

在潮汐力的作用下，行星地壳的残余物在冷白矮星周围分解。圆盘中的物质在靠近中心恒星的位置汽化，并流到白矮星大气中。

华威大学的天文学家在附近的四颗白矮星的大气中发现了带有类似地壳的行星的残留物，使人们可以一窥行星曾经绕数十亿年前绕行的行星。

沃里克大学（University of Warwick）领导的天文学家进行的分析显示，白矮星周围的锂和钾指向岩石地壳的残留物，显示地壳的化学成分与地球大陆壳非常相似。白矮星的外层包含多达300,000千兆吨的岩石碎片，这些白矮星是我们银河系中最古老的恒星之一，并且可能拥有迄今为止发现的最古老的行星系统之一

华威大学的天文学家在附近的四颗白矮星的大气中发现了带有类似地壳的行星的残留物，使人们可以一窥行星曾经绕数十亿年前绕行的行星。

这些地壳来自类似于地球和火星的岩石行星的外层，可以使天文学家对这些垂死的恒星曾经拥有的行星的化学特性有更深入的了解。

该发现于2021年2月11日发表在《自然天文学》杂志上，其中包括迄今为止天文学家所见的最古老的行星系统之一。

由沃里克大学领导的研究小组正在分析来自欧洲航天局盖亚望远镜的数据，当它们遇到来自一个特定白矮星的异常信号时，它们对附近的1000多个白矮星进行了观测。华威大学的研究人员从欧洲研究委员会和科学技术设施委员会（STFC）获得了资助。

他们使用光谱法分析了来自恒星的不同波长的光，这使他们能够检测出恒星大气中的元素何时吸收不同颜色的光，并确定这些元素是什么以及存在多少。他们还检查了过去20年发布的Sloan Digital Sky Survey中的30,000个白矮光谱。

该信号与锂的波长相匹配，天文学家很快又发现了另外三个具有相同信号的白矮星，其中一个在大气中也存在钾。通过比较锂和钾与他们检测到的其他元素（钠和钙）的含量，他们发现元素的比例与岩石行星（如地球和火星）的外壳的化学成分相匹配，如果这些外壳被蒸发并混合在其中恒星的气态外层持续了200万年。

沃里克大学物理系的主要作者Mark Hollands博士说：“过去，我们已经看到过各种各样的东西，例如地幔和核心材料，但我们还没有确定地发现过行星地壳。锂和钾是地壳物质的良好指示剂，它们在地幔或岩心中不存在高浓度。

“现在我们知道要检测这些元素的化学特征是什么，我们就有机会观察大量的白矮星并找到更多的这些白矮星。然后，我们可以查看该特征的分布，并查看我们多久检测一次这些行星地壳，并将其与我们的预测相比较。”

白矮星的外层包含多达300,000千兆吨的岩石碎片，其中包括多达60千兆吨的锂和3,000千兆吨的钾，相当于一个60公里的球形，密度与地壳相似。探测到的地壳物质的质量与我们在太阳系中看到的小行星的质量相似，这使天文学家相信他们在四颗恒星周围看到的是从行星而不是整个行星上分解下来的物质。本身。

先前对白矮星的观测发现了来自行星内核和地幔的物质证据，但没有确定地壳物质的证据。地壳只是行星质量的一小部分，这项研究中检测到的元素只有在恒星非常凉爽时才能被发现。白矮星正处于生命周期的垂死阶段，因为它们已经消耗了燃料并冷却了数十亿年。据认为，这四个白矮星在100亿年前就已经耗尽了燃料，并且可能是我们银河系中形成的最古老的白矮星之一。

华威大学的合著者Pier-Emmanuel Tremblay博士说：“在一种情况下，我们正在研究11-125亿年前银河系光环中形成的恒星周围的行星形成，因此，它一定是迄今为止已知的最古老的行星系统之一。这些系统中的另一个是围绕一个短寿命恒星形成的，该恒星最初的质量是太阳质量的四倍以上，这是一项破纪录的发现，对行星围绕其恒星的形成速度有重要的限制。

在这些白矮星中最古老的一个中，一个比平均质量大70％，因此其巨大的质量通常会导致其大气中的任何物质相对迅速地消失，从而导致天文学家得出结论，认为它必须从地壳中补充地壳物质。周围的碎片盘。此外，天文学家检测到的红外光比白矮星所预期的要多，这表明圆盘正被其恒星加热，然后以更长的波长重新辐射。

霍兰斯博士补充说：“据我们了解，岩石行星的形成在不同的行星系统中以类似的方式发生。最初，它们是由与恒星相似的物质组成形成的，但是随着时间的流逝，这些物质分离，最终在行星的不同部分产生不同的化学组成。我们可以看到，在某些时候这些天体经历了分化，其成分不同于恒星的初始成分。

“现在众所周知，大多数普通恒星都像太阳一样容纳着行星，但现在也有机会研究不同类型物质的频率。”

参考：Mark A. Hollands，Pier-Emmanuel Tremblay，BorisT.Gänsicke，Detlev Koester和Nicola Pietro Gentile-Fusillo，“天文学家在白矮星大气中的痕迹”，2021年2月11日，自然天文学。DOI：
10.1038 / s41550-020-01296-7

根据欧盟的Horizo​​n 2020研究与创新计划，该项目已获得欧洲研究理事会（ERC）的资助（授权协议号为677706（WD3D））