ZTF SLRN-2020：天文学家首次发现当垂死恒星吞没并摧毁行星时就会发出闪光 _恒星

ZTF SLRN-2020：天文学家首次发现当垂死恒星吞没并摧毁行星时就会发出闪光(Credit:International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/P. Marenfeld)
据空间（米歇尔·斯塔尔）：天文学家第一次确认了这种闪光是一颗垂死的恒星吞噬并摧毁了它的一个轨道世界。
虽然这种现象早已被理论化，但最终观察它的活动将有助于天文学家弄清楚当恒星进入戏剧性的垂死挣扎时，行星系统会发生什么，膨胀到原始大小的数百倍，并吞噬其路径上的一切，然后喷射其外层物质，塌缩成炽热发光的恒星残骸。
以前的观测捕捉到了这些行星吞没之前和之后的阶段，但这是第一次看到这种行为，距离地球只有12，000光年。在那里，一颗恒星的亮度迅速增加了100倍，然后迅速消失，发出过量的明亮、长寿命的红外光。
这与描述太阳寿命结束时将发生什么的模型一致，并提供了科学家可以用来构建关于银河系小角落末日的更详细预测的信息。
“我们看到了地球的未来，”麻省理工学院卡维利天体物理和空间研究所的天体物理学家基沙雷·德说。“如果当太阳吞噬地球时，其他一些文明正在10，000光年之外观察我们，他们会看到太阳突然变亮，因为它喷射出一些物质，然后在周围形成尘埃，然后恢复原状。”
像太阳这样的恒星的死亡是一个相当疯狂的过程。对银河系中其他恒星生命不同阶段的观察向我们展示了它是如何发生的。
随着恒星耗尽其核心燃烧所需的氢燃料，向外的聚变压力和向内的重力压力之间的微妙平衡开始瓦解。
核心开始收缩，将更多的氢从恒星外层带到中心，集中在核心周围的壳层中。由于热和压力，这个氢壳开始融合，产生额外的热量，使恒星的外层膨胀到原来的几百倍。但是最外层，比以前更加脆弱，向光谱的更红一端冷却。这就是所谓的红巨星。
这颗恒星会吞噬膨胀外层物质路径上的任何东西。在太阳系中，这一过程预计将在几十亿年后发生，预计太阳将扩展到火星的轨道，并在途中吞噬水星、金星和地球。
德和他的同事们并没有开始寻找一颗正在吞噬其行星的垂死恒星。相反，De正在梳理Zwicky Transient Facility收集的数据，该设备以光学和红外波长研究天空，寻找在如此接近的轨道上的双星，其中一颗星从另一颗星吸取物质，这一过程产生了耀斑。
他们实际上发现的是完全不同的东西。
“一天晚上，我注意到一颗星星不知从哪里冒出来，在一周的时间里变亮了100倍，”德说。"这不同于我一生中见过的任何恒星爆发."
使用光学和红外凯克天文台的数据仔细观察，检查该物体的化学成分，发现了更多的奇怪之处。这颗恒星显示出元素的迹象——如氧化钛和氧化钒——更符合凉爽的环境，而不是你所期待的恒星交换等离子体的热氢和氦。
红外帕洛马天文台的进一步观测证实了这一点。无论爆发发生了什么，命名为ZTF·SLRN-2020，它不是一颗双星，这意味着爆发一定是别的什么东西。
对科学文献的研究表明，当冷物质发出红外线时，光的爆发、熄灭和逗留的方式与一种被称为红色新星的爆炸类型一致，这种爆炸是双星碰撞的结果。
但是它产生的能量比你想象的红色新星要小得多。事实上，大约是能量的千分之一。这是拼图的最后一块。
“这意味着无论什么与恒星合并，都必须比我们见过的任何其他恒星小1000倍， ”德说。“木星的质量大约是太阳质量的1/1000，这是一个令人高兴的巧合。这时我们意识到:这是一颗行星，撞上了它的恒星。”
根据该团队的分析，这颗行星的最大质量约为木星的10倍，被一颗正在膨胀的红巨星吞噬并坠向其核心。
当恒星吞噬行星时，其不断膨胀的外壳继续冷却，在恒星周围形成了一片尘埃云，给出了帕洛马天文台观测到的长期红外信号。
研究人员说，这构成了我们对行星系统进化理解中的“缺失环节” 。他们将这种事件命名为“亚发光红色新星”，并认为ZTF SLRN-2020可以帮助我们理解行星吞没对晚期恒星的亮度、化学成分和旋转速率的影响。
他们估计一年中会出现0.1到几次亚光红色新星。既然我们知道了它们的样子，我们可能会发现更多。
“几十年来，我们已经能够看到之前和之后，”德说。“之前，当行星仍然离它们的恒星很近时，以及之后，当行星已经被吞没，并且恒星是巨大的。我们错过的是在行动中捕捉恒星，你有一个星球正在实时经历这种命运。这就是这个发现真正令人兴奋的地方。”
这项研究已经发表在《自然》杂志上。
相关：目睹恒星吞噬行星，预示地球可能的最终命运
据台北市立天文科学教育馆网站（编译吴典谚）：天文学家首次发现，当一颗垂死的恒星吞没并摧毁一颗行星时，就会发出闪光。恒星演化理论模型指出，当恒星进入死亡阶段时，体积会膨胀到原来的几百倍，并吞噬它所经过的一切，然后喷出它的外层物质，之后坍缩成炽热的恒星残骸。
这与描述太阳生命结束时的演化模型是一致的。麻省理工学院的天体物理学家基沙雷.德（Kishalay De）说：「我们正在目睹地球的未来，如果其他文明在太阳吞噬地球的时候，从1万光年外观察地球，便会看到由于太阳喷射出一些物质导致突然变亮的闪焰，然后在它周围形成尘埃，接着它又恢复原状。」在太阳系，这个过程预计将在数十亿年后发生，太阳预计会膨胀到火星的轨道，并在途中吞没水星、金星和地球。
之前的观测捕捉到这些行星被吞噬之前和之后的阶段，但这是首次看到正在吞噬的行为。这颗名为ZTF SLRN-2020的类太阳恒星距离约1万2000光年，被认为吞没了一颗质量约为木星10倍的气态巨行星。这颗恒星的亮度迅速增加了100倍，然后迅速消失，发出明亮且持续很长时间的红外光。
首先，基沙雷.德由史维基瞬态设施（Zwicky Transient Facility ， ZTF）发现这颗恒星在10天内亮度增加100多倍，接着又再次变暗。当这颗恒星吞噬了这颗行星时，它不断膨胀的外壳继续冷却，并在恒星周围形成了尘埃云，这给出了帕洛马山天文台（Palomar Observatory）观测到的长期红外光特征。
研究人员将这类事件命名为低光度红新星（subluminous red novae），并相信ZTF SLRN-2020可帮助了解行星吞没对后期恒星的亮度、化学成分和旋转速度的影响。他们估计低光度红新星每年会出现0.1到几次，既然知道它们的模样，未来可能会发现更多。该研究已发表在《自然》（Nature）期刊上。