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    疯狂的理论——恒星神秘变暗原因竟然是卫星瓦解

    图解:艺术家笔下博亚吉安之星周围的尘埃环。

    在开普勒望远镜记录的近100万颗恒星中,很少有像KIC 8462852这样引人注目的,它也被称为博亚吉安之星。这项研究表明,它的不定期变暗并不是由彗星群或不知名的巨型结构造成的,而是由于一个被抛弃的系外卫星湮灭了。

    博亚吉安之星,也被称为塔比星,是在大约130年前被发现的,但是,在2015年,它不寻常变暗现象由路易斯安那州立大学天体物理学家塔贝莎·博亚吉安(Tabetha Boyajian)首次发现,并且那颗恒星也是以她命名的。

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    这颗恒星距离地球约1500光年,除了间歇性的亮度减弱外,其他方面都很正常。据观测,这颗恒星的亮度下降了22%,这种亮度变化可以持续几天或几周。LSU天文学家布莱德利·舍费尔(Bradley Schaefer)收集的档案数据显示,博亚吉安的恒星正逐渐变暗,在1890年至1989年间亮度下降了14%。

    这些观测结果引发了一系列可能的解释,包括一群彗星、一条不规则的尘埃带、一颗刚刚被摧毁的行星的残余物和一颗扭曲的恒星的影响。这一观测结果十分奇怪,宾夕法尼亚州立大学天文学家杰森·莱特(Jason Wright)提出,可能存在陌生的巨型结构。

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    来自哥伦比亚大学的天文学家小组提出了另一种可能的解释,它实际上很疯狂——但还没有疯狂到不被外部专家严肃对待的程度。

    天文学家布莱恩·梅泽尔(Brian Metzger)、米格尔·马丁内斯(Miguel Martinez)和尼古拉斯·斯通(Nicholas Stone)在《皇家天文学会月刊》上发表的论文描述了这样一种情景:一个孤立的卫星被它的母星抛弃,由于受到主恒星辐射的冲击,正在缓慢瓦解。系外卫星分崩离析,它的碎片不断地渗入太空,在博亚吉安之星周围形成了一圈尘埃环。从地球上看,这个环导致光线被遮挡。

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    天文在线没有参与这项研究,博亚吉安在给他的电子邮件中说:“这篇论文为这一领域的发展作出了重要贡献——它详细研究了这个混沌系统中的力学,这些成果十分有利于这一理论的研究。”

    范德比尔特大学的天文学家Keivan Stassun也很中意这项研究,他认为这一变暗的解释尽管有些投机取巧,但是“合理有趣”。

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    Stassun不是这项研究的参与者,他给天文在线写了一封电子邮件,说道:“万事万物都逃不掉消亡的结局。开普勒太空望远镜向我们展示了其它恒星系中的天体的最终命运。令人惊讶的是,它们以各种各样的方式在自身环绕的恒星手中走向灭亡。这些天体包括行星、卫星、彗星等。这一发现属于开普勒太空望远镜的伟大遗产之一。这项研究讲述了恒星系是如何遭遇悲惨结局的,它也为《格林兄弟》故事集增加了新的篇章。”

    梅泽尔和他的同事们在报告中解释道:“这一悲惨结局起始于一颗系外行星和与之关联的系外卫星,它们都环绕博亚吉安之星。不幸的是,在这一恒星系中有一颗大质量的行星,它提供的强大的引力扰动了母星,致使其轨道异常偏离,向主恒星撞去。与此同时,这种相互作用也导致了“潮汐分离”。正如研究人员在研究中描述的那样,卫星永久地被它的母星孤立了。”

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    哥伦比亚大学(Columbia University)的研究人员对这一场景进行了计算机模拟,结果表明,系外行星以这种方式撞向主恒星,大多数系外卫星都会跟随母星,显示出末日般的团结。但模拟数据还显示,大约有10%的被遗弃的卫星会比它们的母星寿命长,它们仍在围绕主恒星旋转,但距离无比接近。正如研究人员推测的那样,来自博亚吉安之星的强烈的恒星辐射正从被遗弃的系外卫星表面剥离物质,从而形成前面提到的尘埃环。根据这项研究,系外卫星需要几百万年左右的时间才会完全消失。

    梅泽尔在邮件中告诉天文在线,系外卫星正在一点点地流失固体物质,这就像彗星从我们的太阳系中消失一样。

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    梅泽尔说:“小于一微米大小的小颗粒是高度不透明的,尽管很轻,但能从外部感受到来自恒星的强大辐射压力。它们可能会在卫星附近形成一个临时的‘云雾’,当‘云雾’挡住了恒星的光,就导致了变暗现象。“尘云”最终也将退出恒星系统,也就是说,它们被辐射压力摧毁了,因此不会维持太久导致长期变暗。”

    与此同时,梅泽尔表示,较大的粒子能够抵抗强大的辐射压力,这些粒子停留在了恒星周围的轨道上。他强调说,这一点很重要,因为大颗粒将在数百年甚至数千年的时间里缓慢地坠入恒星。其结果是“大型粒子将积累形成一个嵌套的环状盘,它非常类似于土星环,可以缓慢地并较长时间地阻挡恒星的部分光线。”

    梅泽尔继续说道,这些细节不容忽视,但他的团队正在研究“潜在的更有趣的方面”。他们提出了一种自然机制来解释观测到的变暗现象,即在围绕恒星的轨道上,一个孤立的系外卫星具有沉积类彗星物质和高挥发性物质的能力。

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    舍费尔在电子邮件中告诉天文在线,这篇论文令人振奋,因为它是“第一个合理的模型”用来解释恒星变暗,而之前试图解释的这一异常现象在“天体物理学上是不合理的”。

    舍费尔不是这项研究的参与者,他说:“最显著的例子是‘彗星猜想’可能导致恒星变暗,但效果并不显著。”因为我们需要“巨大的彗星”才能使理论奏效,更不用说现在没有一个好的理论能够解释为什么百万恒星中只有一个有变暗的情况。

    舍费尔告诉天文在线:“现在,我们第一次有了一个模型,因此才不再简单地断言一些不合理的主张。”“论文”提供了一个合理的机制来解释恒星变暗,它也解释了在每次变暗时如何产生足够的尘埃。这说明了为什么博亚吉安之星变暗应该非常罕见,但不至于永远看不到。“论文提供了详细和切合实际的计算,以支持他们的合理的论点。”

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    先不说这些赞美之词,值得指出的是,这篇论文所做仅仅是推测而已。的确,作者提出的“自然机制”得到了计算机模型和数学的支持,但还需要进一步的证据来加强这一论点,比如对尘埃盘本身的可视或光谱观察。无论是在博亚吉安之星还是其他地方,更多的证据将通过更多的经验观察显现。

    好消息是,这种现象虽然罕见,但不至于我们不会在另一颗恒星周围再次观察到。虽然我们还没有确凿的证据证明存在系外卫星,但天文学家有充分的理由相信,我们的星系绝对充满了系外卫星。但是考虑到博亚吉安之星是百里挑一的,我们必须要有耐心。

    参考资料

    1.WJ百科全书

    2.天文学名词

    3. George Dvorsky-童玺如

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