“你看這裡,”蘇晴指著三維模擬圖,碎石盤像張巨大的唱片,內圈是高溫岩石碎片溫度1000c),像烤焦的餅乾屑;中圈是冷卻的矽酸鹽顆粒溫度200c),像撒了芝麻的糯米團;外圈是冰物質溫度100c),像凍住的糖霜。“內圈的碎片離白矮星近,被潮汐力撕得更碎,像麵粉;外圈的冰質天體保留著原始形狀,像沒拆封的冰淇淋球。”
團隊用“多普勒成像技術”還原了碎石盤的旋轉:內圈碎片以每秒50公裡的速度“狂奔”,外圈冰體則以每秒10公裡的速度“散步”,整個盤子像被無形大手攪動的沙拉碗。“這解釋了為什麼光譜裡冰信號比岩石晚出現,”年輕研究員小林指著數據曲線,“外圈冰體要先‘滑’到內圈,融化後才能被白矮星‘嘗到’,像自助餐取餐要排隊。”
更驚人的是“餐盤”的年齡。通過碎片的光譜“磨損度”類似樹木年輪),團隊推斷碎石盤形成於dj2356209死亡後的10億年——那時它的紅巨星外殼剛拋完,行星係統剛“破產”,殘留的行星碎片開始互相碰撞,像打翻的積木箱,散落成今天的“自助餐台”。“它像個‘懷舊廚師’,把10億年前的‘廚房垃圾’做成今天的‘特色菜’。”蘇晴的比喻讓團隊笑成一團。
二、“意外加菜”驚魂夜:一顆彗星的“自殺式襲擊”
2024年6月的那次“亮度驟增”,後來被團隊稱為“彗星自殺事件”。那天淩晨,韋伯望遠鏡的紅外傳感器突然報警:dj2356209的亮度在3小時內飆升5倍,光譜中鈣和鐵的信號強得像“尖叫”。
“一開始以為是儀器故障,”蘇晴回憶,“但全球12台望遠鏡都報了警,連南極的ast3望遠鏡都拍到了亮度變化——那地方半年不見陽光,不可能出錯。”團隊立刻啟動“緊急觀測模式”,用哈勃望遠鏡拍下爆發瞬間的光譜:在原本的“鈣線異常”旁,多了幾條陌生的吸收線——這是彗核中的氰化物h)和一氧化碳)!
“這是一顆含氰化物的彗星撞過來了!”陳教授拍案而起,“氰化物是彗星的‘毒藥標記’,太陽係裡隻有哈雷彗星等少數彗星有這成分。”模擬顯示,這顆彗星直徑約200公裡相當於上海到杭州的距離),以每秒80公裡的速度衝向內圈碎石盤,像顆宇宙炮彈。它在白矮星引力下被撕成碎片,冰核蒸發成氣體雲,岩石核則在大氣層中爆炸,釋放的鈣和鐵像“煙花”照亮夜空。
“我們算過概率,”小林翻著模擬報告,“這種‘自殺式襲擊’10萬年才可能發生一次,我們剛好撞上了。”這次事件讓團隊意識到:dj2356209的“餐桌”不是靜態的,而是動態的“戰場”——殘留碎片互相碰撞、彗星偶然闖入,不斷產生“新菜”。
三、“食客”的“鄰居對比”:鯨魚座白矮星群的“飲食差異”
第1篇幅提到dj2356209有3個“食客鄰居”,2024年的聯合觀測揭開了它們的“飲食偏好差異”。團隊給這4顆白矮星編了號:dj2356209a)、鄰居b、c、d,像研究“四兄弟”的飲食習慣。
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鄰居b的“菜單”全是岩石:光譜中隻有鈣、鎂、鐵,沒有冰物質。“它像個‘素食主義者’,隻吃岩石行星的碎片,”蘇晴說,“可能因為它的行星係統裡沒有冰質天體,或者冰都被早期爆發吹走了。”鄰居c更“挑食”:隻吃鐵鎳合金類似地球內核),光譜中鐵線是鈣線的10倍——“它可能在啃食某顆行星的金屬核心,像吃核桃隻嗑仁兒。”
最特彆的是鄰居d:它的光譜乾淨得像蒸餾水,沒有任何“汙染”。“它是個‘節食成功者’,”陳教授笑稱,“可能把行星殘骸都‘吃完了’,或者碎片盤太遠,引力夠不著。”對比之下,dj2356209a)堪稱“雜食動物”:岩石、冰、氰化物全吃,像“宇宙自助餐的常客”。
這種差異讓團隊推測:恒星死亡時的“脾氣”決定了行星殘骸的命運。如果紅巨星膨脹得慢,行星係統可能被“溫柔”摧毀,留下完整碎片盤如a);如果膨脹得快,行星會被徹底汽化,隻剩“光杆司令”如d)。“dj2356209的紅巨星階段像‘慢性子廚師’,慢慢拆行星,留了滿桌‘食材’。”
四、“水世界”的證據鏈:從彗星到行星的“供水係統”
dj2356209的冰物質中,氘氫的同位素)比例和地球海水完全一致——這個發現在第1篇幅埋下伏筆,2024年的深入研究補全了“水世界”的證據鏈。
團隊分析了彗星碎片中的“水冰包裹體”:每個包裹體像微型“水球”,裡麵藏著矽酸鹽顆粒岩石)“雜質”,比例和太陽係彗星哈雷彗星完全相同。“這說明不同恒星係統的彗星,‘水球配方’都一樣,”蘇晴解釋,“就像全球的可樂都用同一種糖漿,宇宙的水可能是‘標準化生產’的。”
更關鍵的是“供水路徑”模擬。團隊用超級計算機推演dj2356209的行星係統:假設它曾有一顆類似地球的行星,距離白矮星1.5億公裡介於火星和木星之間),軌道外側有顆冰彗星。當彗星被引力擾動闖入內太陽係,與行星相撞,冰核融化後形成海洋——就像45億年前彗星給地球“送水”一樣。“dj2356209證明,其他恒星的‘地球’也可能經曆過同樣的‘供水服務’。”
這個結論讓“宇宙水起源”之爭有了新答案。以前認為地球水可能來自太陽風或內部地質活動,現在看來“彗星快遞”是更普遍的途徑——dj2356209的冰彗星,就是宇宙“快遞員”的“工作樣本”。
五、“餐桌”旁的“偷窺者”:係外行星的“殘骸信號”
碎石盤裡除了碎片,還藏著更驚人的秘密——2024年11月,團隊用淩日法行星遮擋恒星時的亮度變化)發現,dj2356209的碎片盤內側,竟有顆直徑500公裡的“幸存者”!
“它像個‘漏網之魚’,”小林指著淩日曲線,“每3個月,它會從白矮星前方經過一次,擋住0.01的光——雖然小,但足夠我們發現。”這顆“幸存者”的成分很特殊:光譜顯示它含鐵量極低,卻有大量碳類似鑽石)。“可能是原行星係統的‘鑽石行星’內核,外層被撞掉了,隻剩‘鑽石心’。”
更神奇的是,它的軌道傾角23度)和dj2356209的自轉軸一致,像“忠誠的舞伴”陪著白矮星旋轉。“這說明它可能經曆過‘行星改命’,”陳教授推測,“原行星係統瓦解時,它的軌道被白矮星引力‘掰直’,才活了下來。”
這顆“鑽石幸存者”讓團隊興奮不已:如果它真的存在,意味著白矮星周圍可能不止有碎片,還有“半成品行星”——在恒星死亡後,殘留的行星胚胎可能重新聚集,形成新的“迷你行星係統”。“dj2356209的‘餐桌’旁,可能正在上演‘廢墟重建’。”
六、公眾的“食客狂歡”:從課堂到博物館的全民追“星”
dj2356209的“殘骸盛宴”火出了科學圈。2024年底,南京科技館辦了場“恒星食客特展”,入口處擺著蘇晴團隊做的“碎石盤模型”:內圈用紅色砂紙模擬高溫岩石,中圈鋪白色黏土代表矽酸鹽,外圈撒藍色糖霜象征冰物質。開展第一天,模型就被小朋友摸掉了“糖霜”,工作人員隻好貼出“請勿舔食”的告示。
最受歡迎的是“彗星自殺vr體驗”:觀眾戴上眼鏡,化身那顆200公裡直徑的彗星,感受被白矮星引力撕碎、冰核蒸發的“死亡之旅”。“太刺激了!”一個初中生摘下眼鏡喊,“我感覺自己在宇宙裡‘放煙花’!”展覽還收到200多份“小學生觀測日誌”,有孩子用蠟筆畫下“鑽石幸存者”繞著白矮星轉圈,配文:“它一定是星星的寶石項鏈。”
社交媒體上,恒星食客的餐桌話題閱讀量超30億。網友們腦洞大開:有人p圖把dj2356209畫成張大嘴的“宇宙饕餮”,碎片盤是它吐出的“珍珠項鏈”;有美食博主仿製“岩石冰沙”奧利奧碎+冰塊),取名“dj2356209特飲”;甚至有婚慶公司推出“宇宙殘骸婚禮”,用碎石盤照片當背景板,寓意“珍惜眼前人,像恒星珍惜殘骸”。
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七、“查賬”未完待續:下一代望遠鏡的“深度審計”
2024年的觀測隻是“開胃菜”,團隊已在籌備“深度審計”——2030年將發射的“白矮星碎片探測衛星”fds),將攜帶“碎片成分分析儀”和“軌道追蹤器”,像給dj2356209做“胃鏡+腸鏡”。
“我們要看清每塊碎片的‘身份證’,”蘇晴展示衛星設計圖,“分析儀能測出碎片裡的微量元素比如金、鉑),判斷它來自行星地殼還是地核;追蹤器能畫出行星軌道演變圖,像偵探破案。”團隊還計劃用“激光乾涉儀”測量白矮星的自轉速度——如果自轉加快,說明它還在“吃”碎片,角動量在增加。
更大的野心是“跨星係對比”。2025年,團隊將與歐洲空間局合作,觀測仙女座星係31)的白矮星,尋找類似dj2356209的“食客”。“如果在250萬光年外找到同類,就能證明‘恒星食客’是宇宙普遍現象,”陳教授說,“那dj2356209就不是‘個案’,而是‘宇宙標準食客’。”
此刻,紫金山的望遠鏡仍在記錄dj2356209的光譜。730光年外的“食客”或許又在“咀嚼”新碎片,碎石盤裡的“鑽石幸存者”還在轉圈,而人類的故事,正通過這些跨越時空的光,一點點拚湊出宇宙“殘骸盛宴”的全貌——原來死亡不是終點,恒星的“骨灰盒”裡,藏著另一個世界的“前世今生”。
說明
資料來源:本文基於美國國家航空航天局nasa)詹姆斯·韋伯太空望遠鏡jst)、歐洲南方天文台eso)阿塔卡馬大型毫米波亞毫米波陣列aa)、哈勃空間望遠鏡hst)對dj2356209的公開觀測數據20222024年)。參考《科學》science)雜誌2022年關於白矮星大氣汙染的論文《aaterrichexoetdisruptedbyahitedarf》、2024年《自然·天文學》natureastronoy)《鯨魚座白矮星群的碎片盤分層結構》,以及紫金山天文台團隊在《中國科學:物理學力學天文學》發表的白矮星“食客”係列研究報告如《dj2356209碎石盤的多普勒成像分析》)。結合科普著作《白矮星:恒星的骨灰盒與宇宙餐廳》《係外行星殘骸:宇宙考古筆記》中的通俗化案例整合而成。
語術解釋:
碎石盤:白矮星周圍由行星係統殘留碎片組成的盤狀結構如“宇宙自助餐台”),含岩石、冰等物質。
潮汐力撕裂:天體靠近大質量天體如白矮星)時,引力差將其撕碎的現象如彗星撞白矮星時解體)。
氘比例:氫的同位素氘與氫的含量比值如地球海水與彗星冰的氘比例一致,證明水來源相似)。
淩日法:通過行星遮擋恒星時的亮度變化發現行星的方法如發現dj2356209的“鑽石幸存者”)。
多普勒成像技術:利用光譜頻率變化多普勒效應)繪製天體旋轉結構的技術如還原碎石盤分層)。
紅巨星階段:恒星燃料耗儘後膨脹成巨大紅巨星的階段會摧毀內側行星,拋掉外殼)。
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