死星稱為白矮星，其質量與太陽相當，大小卻與地球相仿。它們在銀河系中很常見，因為97%的恆星都是白矮星。當恆星走到生命的盡頭時，它們的核心會坍縮成白矮星的緻密球體，使我們的銀河系看起來像一個虛無縹緲的墓地。

儘管這些恆星殘骸非常普遍，但其化學構成多年來一直是天文學家的難題。在這些緊湊的天體中，許多天體的表面都存在重金屬元素，如矽、鎂和鈣，這項令人費解的發現打破了我們對恆星行為的預期。

“我們知道，如果這些重金屬存在於白矮星的表面，那麼白矮星的密度足夠大，這些重金屬應該會很快沉向核心，”JILA研究生秋葉達也解釋說。 “所以，你不應該在白矮星表面看到任何金屬，除非白矮星正在主動吃掉什麼東西。”

雖然白矮星可以吞噬附近的各種天體，如彗星或小行星（被稱為planetesimals），但這個過程的複雜性仍有待充分探索。不過，這種行為可能是揭開白矮星金屬成分之謎的關鍵，有可能帶來有關白矮星動力學的激動人心的啟示。

繞著白矮星運行的小行星軌道最初，每顆行星都有一個圓形的順行軌道。踢腳形成一個偏心碎片盤，其中有順行軌道（藍色）和逆行軌道（橘色）。資料來源：Steven Burrows/Madigan Group/JILA

在《天文物理學雜誌通訊》（TheAstrophysical Journal Letters）上發表的一篇新論文中，秋葉與JILA研究員、科羅拉多大學博爾德分校天文物理與行星科學教授安-瑪麗-馬迪根（Ann- Marie Madigan）和本科生塞拉-麥金太爾（Selah McIntyre）一起，認為他們找到了這些恆星殭屍吞噬附近行星的原因。研究人員利用電腦模擬了白矮星在形成過程中因非對稱質量損失而受到的”產婆踢”（已被觀測到），從而改變了白矮星的運動和周圍物質的動態。

在80%的測試運行中，研究人員觀察到，從踢腳開始，白矮星30至240 AU範圍內（相當於太陽與海王星的距離及以上）的彗星和小行星的軌道變得拉長和排列整齊。此外，在隨後被吃掉的行星小行星中，約有40%來自逆向旋轉（逆行）軌道。

研究人員也擴大了模擬範圍，研究了白矮星在一億年後的動態變化。他們發現，白矮星附近的類星體仍然具有拉長的軌道，並且作為一個連貫的單元運動，這是以前從未見過的結果。

“這是我認為我們理論的獨特之處：我們可以解釋為什麼吸積事件如此持久，」馬迪根說。 “雖然其他機制可以解釋最初的吸積事件，但我們用踢腳模擬的結果表明，為什麼數億年後吸積事件仍然會發生。”

這些結果解釋了為什麼重金屬會出現在白矮星的表面，因為白矮星會不斷吞噬其路徑上的較小天體。馬迪根在JILA 的研究團隊主要研究重力動力學，因此研究白矮星周圍的引力似乎是自然而然的研究重點。

「模擬可以幫助我們了解不同天體的動態，」秋葉說。 「因此，在這個模擬中，我們把一堆小行星和彗星扔到大得多的白矮星周圍，看看模擬是如何演變的，以及白矮星吃掉了哪些小行星和彗星。”

研究人員希望在未來的計畫中將他們的模擬擴展到更大的規模，研究白矮星如何與更大的行星相互作用。

正如秋葉所闡述的：”其他研究表明，小行星和彗星這些小天體可能不是白矮星表面金屬污染的唯一來源。因此，白矮星可能會吃掉更大的東西，例如行星。”

這些新發現進一步揭示了有關白矮星形成的更多信息，這對於了解太陽系如何在數百萬年中發生變化非常重要。它們也有助於揭示太陽系的起源和未來演化，並揭示更多有關化學的知識。

馬迪根說：「宇宙中絕大多數行星最終都會圍繞著白矮星運行。這些系統中可能有50%會被恆星吞噬，包括我們自己的太陽系。現在，我們有了一種機制來解釋為什麼會發生這種情況。

編譯來源：ScitechDaily