瘋狂的理論——恆星神秘變暗原因竟然是衛星瓦解

瘋狂的理論——恆星神秘變暗原因竟然是衛星瓦解

圖解:藝術家筆下博亞吉安之星周圍的塵埃環。

在開普勒望遠鏡記錄的近100萬顆恆星中,很少有像KIC 8462852這樣引人注目的,它也被稱為博亞吉安之星。這項研究表明,它的不定期變暗並不是由彗星群或不知名的巨型結構造成的,而是由於一個被拋棄的系外衛星湮滅了。

博亞吉安之星,也被稱為塔比星,是在大約130年前被發現的,但是,在2015年,它不尋常變暗現象由路易斯安那州立大學天體物理學家塔貝莎·博亞吉安(Tabetha Boyajian)首次發現,並且那顆恆星也是以她命名的。

瘋狂的理論——恆星神秘變暗原因竟然是衛星瓦解

這顆恆星距離地球約1500光年,除了間歇性的亮度減弱外,其他方面都很正常。據觀測,這顆恆星的亮度下降了22%,這種亮度變化可以持續幾天或幾周。LSU天文學家布萊德利·舍費爾(Bradley Schaefer)收集的檔案資料顯示,博亞吉安的恆星正逐漸變暗,在1890年至1989年間亮度下降了14%。

這些觀測結果引發了一系列可能的解釋,包括一群彗星、一條不規則的塵埃帶、一顆剛剛被摧毀的行星的殘餘物和一顆扭曲的恆星的影響。這一觀測結果十分奇怪,賓夕法尼亞州立大學天文學家傑森·萊特(Jason Wright)提出,可能存在陌生的巨型結構。

瘋狂的理論——恆星神秘變暗原因竟然是衛星瓦解

來自哥倫比亞大學的天文學家小組提出了另一種可能的解釋,它實際上很瘋狂——但還沒有瘋狂到不被外部專家嚴肅對待的程度。

天文學家布萊恩·梅澤爾(Brian Metzger)、米格爾·馬丁內斯(Miguel Martinez)和尼古拉斯·斯通(Nicholas Stone)在《皇家天文學會月刊》上發表的論文描述了這樣一種情景:一個孤立的衛星被它的母星拋棄,由於受到主恆星輻射的衝擊,正在緩慢瓦解。系外衛星分崩離析,它的碎片不斷地滲入太空,在博亞吉安之星周圍形成了一圈塵埃環。從地球上看,這個環導致光線被遮擋。

瘋狂的理論——恆星神秘變暗原因竟然是衛星瓦解

天文線上沒有參與這項研究,博亞吉安在給他的電子郵件中說:“這篇論文為這一領域的發展作出了重要貢獻——它詳細研究了這個混沌系統中的力學,這些成果十分有利於這一理論的研究。”

範德比爾特大學的天文學家Keivan Stassun也很中意這項研究,他認為這一變暗的解釋儘管有些投機取巧,但是“合理有趣”。

瘋狂的理論——恆星神秘變暗原因竟然是衛星瓦解

Stassun不是這項研究的參與者,他給天文線上寫了一封電子郵件,說道:“萬事萬物都逃不掉消亡的結局。開普勒太空望遠鏡向我們展示了其它恆星系中的天體的最終命運。令人驚訝的是,它們以各種各樣的方式在自身環繞的恆星手中走向滅亡。這些天體包括行星、衛星、彗星等。這一發現屬於開普勒太空望遠鏡的偉大遺產之一。這項研究講述了恆星系是如何遭遇悲慘結局的,它也為《格林兄弟》故事集增加了新的篇章。”

梅澤爾和他的同事們在報告中解釋道:“這一悲慘結局起始於一顆系外行星和與之關聯的系外衛星,它們都環繞博亞吉安之星。不幸的是,在這一恆星系中有一顆大質量的行星,它提供的強大的引力擾動了母星,致使其軌道異常偏離,向主恆星撞去。與此同時,這種相互作用也導致了“潮汐分離”。正如研究人員在研究中描述的那樣,衛星永久地被它的母星孤立了。”

瘋狂的理論——恆星神秘變暗原因竟然是衛星瓦解

哥倫比亞大學(Columbia University)的研究人員對這一場景進行了計算機模擬,結果表明,系外行星以這種方式撞向主恆星,大多數系外衛星都會跟隨母星,顯示出末日般的團結。但模擬資料還顯示,大約有10%的被遺棄的衛星會比它們的母星壽命長,它們仍在圍繞主恆星旋轉,但距離無比接近。正如研究人員推測的那樣,來自博亞吉安之星的強烈的恆星輻射正從被遺棄的系外衛星表面剝離物質,從而形成前面提到的塵埃環。根據這項研究,系外衛星需要幾百萬年左右的時間才會完全消失。

梅澤爾在郵件中告訴天文線上,系外衛星正在一點點地流失固體物質,這就像彗星從我們的太陽系中消失一樣。

瘋狂的理論——恆星神秘變暗原因竟然是衛星瓦解

梅澤爾說:“小於一微米大小的小顆粒是高度不透明的,儘管很輕,但能從外部感受到來自恆星的強大輻射壓力。它們可能會在衛星附近形成一個臨時的‘雲霧’,當‘雲霧’擋住了恆星的光,就導致了變暗現象。“塵雲”最終也將退出恆星系統,也就是說,它們被輻射壓力摧毀了,因此不會維持太久導致長期變暗。”

與此同時,梅澤爾表示,較大的粒子能夠抵抗強大的輻射壓力,這些粒子停留在了恆星周圍的軌道上。他強調說,這一點很重要,因為大顆粒將在數百年甚至數千年的時間裡緩慢地墜入恆星。其結果是“大型粒子將積累形成一個巢狀的環狀盤,它非常類似於土星環,可以緩慢地並較長時間地阻擋恆星的部分光線。”

梅澤爾繼續說道,這些細節不容忽視,但他的團隊正在研究“潛在的更有趣的方面”。他們提出了一種自然機制來解釋觀測到的變暗現象,即在圍繞恆星的軌道上,一個孤立的系外衛星具有沉積類彗星物質和高揮發性物質的能力。

瘋狂的理論——恆星神秘變暗原因竟然是衛星瓦解

舍費爾在電子郵件中告訴天文線上,這篇論文令人振奮,因為它是“第一個合理的模型”用來解釋恆星變暗,而之前試圖解釋的這一異常現象在“天體物理學上是不合理的”。

舍費爾不是這項研究的參與者,他說:“最顯著的例子是‘彗星猜想’可能導致恆星變暗,但效果並不顯著。”因為我們需要“巨大的彗星”才能使理論奏效,更不用說現在沒有一個好的理論能夠解釋為什麼百萬恆星中只有一個有變暗的情況。

舍費爾告訴天文線上:“現在,我們第一次有了一個模型,因此才不再簡單地斷言一些不合理的主張。”“論文”提供了一個合理的機制來解釋恆星變暗,它也解釋了在每次變暗時如何產生足夠的塵埃。這說明了為什麼博亞吉安之星變暗應該非常罕見,但不至於永遠看不到。“論文提供了詳細和切合實際的計算,以支援他們的合理的論點。”

瘋狂的理論——恆星神秘變暗原因竟然是衛星瓦解

先不說這些讚美之詞,值得指出的是,這篇論文所做僅僅是推測而已。的確,作者提出的“自然機制”得到了計算機模型和數學的支援,但還需要進一步的證據來加強這一論點,比如對塵埃盤本身的可視或光譜觀察。無論是在博亞吉安之星還是其他地方,更多的證據將透過更多的經驗觀察顯現。

好訊息是,這種現象雖然罕見,但不至於我們不會在另一顆恆星周圍再次觀察到。雖然我們還沒有確鑿的證據證明存在系外衛星,但天文學家有充分的理由相信,我們的星系絕對充滿了系外衛星。但是考慮到博亞吉安之星是百裡挑一的,我們必須要有耐心。

參考資料

1。WJ百科全書

2。天文學名詞

3。 George Dvorsky-童璽如

如有相關內容侵權,請於三十日以內聯絡作者刪除

轉載還請取得授權,並注意保持完整性和註明出處