研究揭示白矮星吸食行星物质奥秘

在银河系数以千亿计的恒星中，绝大多数都会演化成白矮星。而在白矮星演化过程中，环绕在其周围的尘埃盘及大气金属污染的形成机制一直为研究者所关注。最近，南京大学科研人员找到了这两种观测现象之间的联系，并提出了演化模型。相关成果近日发表于《自然—天文学》。

白矮星体积与地球相当，质量却是恒星级别，且温度很高，散发出白色光芒。作为致密星体，白矮星拥有强大的引力，在演化过程中会“吸食”靠近它的小行星。南京大学天文与空间科学学院副教授谢基伟表示，白矮星的“食量”就这么大，若靠近它的小行星数量过多，一时“消化”不了，就会在周围堆积形成尘埃盘。

白矮星的大气金属污染又是如何形成的？南京大学博士陈迪昌表示，靠近白矮星的小行星受引力作用被撕裂，不断发生碰撞、形成尘埃。“这些颗粒会在白矮星本身辐射作用下，一步步进入白矮星表面。小行星上的岩石固体中包含的金属元素也被白矮星一起吸入，从而形成金属污染。”

白矮星的尘埃盘与其大气中的金属污染究竟是什么关系？陈迪昌告诉记者，“我们发现，凡是被尘埃盘围绕的白矮星，也可以同时观测到金属污染。而白矮星比较‘年轻’的时候，才能在其周围观测到尘埃盘。到演化后期，尘埃盘基本消失，但金属污染依然存在。”

“在巨行星摄动作用下，小行星进入到白矮星周围，进入小行星的数目随时间幂律衰减。前期进入的小行星很多，白矮星吸积速率与其本身‘消化能力’有关。到后期，白矮星周围小行星较少，吸积速率取决于外来物质的多少。”陈迪昌表示。

“白矮星吸积物质的补充机制，一般认为是类似木星的巨行星扰动其周围的小行星带，把小行星‘赶’到白矮星周围。我们从理论和数值模拟上发现，白矮星前期的消化能力和后期物质的补充速率都随时间幂律衰减，这前后两个幂律衰减的规律和观测数据非常吻合。”谢基伟解释说。