一項新研究發現，一顆白矮星可以從行星系統中的破碎天體中吸出碎片。哈勃太空望遠鏡探測到汽化碎片的光譜特徵，揭示了岩石金屬和冰質物質的組合，即行星的成分。這些發現有助於描述進化行星系統的暴力性質及其解體的組成。

白矮星是一顆類似太陽的恆星耗盡其核燃料並排出其大部分外部物質之後剩下的所有東西–摧毀了圍繞它的行星系統中的天體。被恆星吞噬的天體在其表面留下了明顯的“指紋”–被哈勃太空望遠鏡和其他NASA觀測站捕捉到。光譜證據顯示，這顆白矮星正在吸走岩石金屬和冰冷物質–來自其係統內部和外部的碎片。發現冰冷天體的證據是耐人尋味的，因為它意味著“水庫”可能在行星系統的邊緣很常見，提高了我們所知的生命出現的機會。

來自美國宇航局哈勃太空望遠鏡和美國宇航局其他觀測站的檔案數據對於發現這個宇宙“自相殘殺”的案例至關重要。這些發現有助於描述進化的行星系統的暴力性質，並可以告訴天文學家關於新形成的系統的構成。

這些發現是基於對附近的白矮星G238-44的大氣層所捕獲的材料的分析。白矮星是像我們的太陽這樣的恆星在脫落其外層並停止通過核聚變燃燒燃料後留下的東西。”我們從未見過這兩種天體同時吸積到白矮星上，”首席研究員、加州大學洛杉磯分校（UCLA）最近的本科畢業生Ted Johnson說。“通過研究這些白矮星，我們希望能更好地了解那些仍然完整的行星系統。”

這些發現也很耐人尋味，因為小型冰冷的天體被認為是撞入並”灌溉”了我們太陽系中乾燥的岩石行星。幾十億年前，彗星和小行星被認為向地球輸送了水，引發了我們所知的生命的必要條件。Johnson說，被探測到的雨滴落在白矮星上的天體的構成意味著“冰庫”可能在行星系統中很常見。

加州大學洛杉磯分校教授兼共同作者Benjamin Zuckerman說：“我們所知的生命需要一個覆蓋著碳、氮和氧等多種元素的岩石行星。我們在這顆白矮星上看到的元素豐度似乎需要一個岩石和富含揮發性的母體–這是我們在對數百顆白矮星的研究中發現的第一個例子。”

行星系統演化的理論將紅巨星和白矮星階段之間的過渡描述為一個混亂的過程。恆星很快失去了它的外層，它的行星軌道發生了巨大的變化。小天體，如小行星和矮行星，可能會冒險離巨行星太近，並被送向恆星墜落。這項研究證實了這一暴力混亂階段的真實規模，表明在其白矮星階段開始後的1億年內，這顆恆星能夠同時從其小行星帶和柯伊伯帶狀區域捕獲和消耗物質。

在這項研究中，估計最終被白矮星吞噬的總質量可能不超過一顆小行星或小衛星的質量。雖然白矮星正在吞噬的至少兩個天體的存在沒有直接測量，但很可能一個是像小行星那樣富含金屬的天體，另一個是類似於在太陽系邊緣的柯伊伯帶中發現的天體。

儘管天文學家已經編入了5000多顆系外行星的目錄，但我們對其內部構成有一些直接了解的唯一行星是地球。白矮星“自相殘殺”提供了一個獨特的機會，可以把行星拆開，看看它們最初圍繞恆星形成時是由什麼構成的。

該小組測量了氮、氧、鎂、矽和鐵等元素的存在。探測到非常高豐度的鐵是陸地行星金屬核心的證據，如地球、金星、火星和水星。出乎意料的高氮豐度使他們得出了存在冰體的結論。“與我們的數據最匹配的是類似水星的物質和類似彗星的物質幾乎二比一的混合，後者是由冰和灰塵組成的，”Johnson說。“金屬鐵和氮氣冰分別表明行星形成的條件大不相同。沒有任何已知的太陽系天體具有如此多的這兩種物質。”

行星系統的死亡

當像我們的太陽這樣的恆星在其生命的晚期膨脹成一顆紅巨星時，它將通過膨化其外層來減少質量。這樣做的一個後果是，像小行星、彗星和衛星這樣的小天體會被任何剩餘的大行星引力散射。就像街機遊戲中的彈球一樣，倖存的物體可能被拋向高度偏心的軌道。

“在紅巨星階段之後，剩下的白矮星是緊湊的–不比地球大。一些行星最終會非常接近恆星，並經歷強大的潮汐力，將它們撕裂，形成一個氣態和塵埃的圓盤，最終落到白矮星的表面上。”Johnson解釋說。

研究人員正在研究50億年後太陽演變的最終情況。地球可能與內行星一起被完全蒸發掉。但是主小行星帶中的許多小行星的軌道將受到木星的引力干擾，並最終落到殘餘太陽將成為的白矮星上。

兩年多來，加州大學洛杉磯分校、加州大學聖地亞哥分校和德國基爾大學的研究小組，通過分析在編為G238-44的白矮星上檢測到的元素，努力揭開這個謎團。他們的分析包括來自美國宇航局退役的遠紫外光譜探測器（FUSE）、夏威夷凱克天文台的高分辨率埃切萊特光譜儀（HIRES）以及哈勃太空望遠鏡的宇宙起源光譜儀（COS）和太空望遠鏡成像光譜儀（STIS）的數據。