首次捕捉到正在进行中的白矮星潮汐撕裂小行星事件

发稿时间:2020-02-13,作者:天文学系浏览次数:10

中国科学技术大学天文学系王挺贵教授课题组在距离我们仅95光年的白矮星WD0145+234中发现了剧烈的红外爆发,并成功的解释为正在进行的白矮星潮汐撕裂小行星事件。这一天文发现2019年11月发表在国际一流天体物理期刊《天体物理快报》上,并于近期(1月30日)被美国天文学会刊物研究亮点网站AAS Nova Journals Digest栏目推荐介绍。
 图1:白矮星潮汐撕裂小行星艺术想象图(来源:NASA/JPL-CalTech)。
白矮星是小质量恒星(如太阳)演化到生命晚期的产物,它的密度很高,表面重力加速度很大,因此大气中的金属元素很快沉降,几乎只留下氢和氦。有意思的是,此前在部分白矮星光谱中发现了很强的金属元素吸收特征;此外,还有一些白矮星能谱在红外有过剩暗示周围存在尘埃盘。这些特征被推测有可能是白矮星潮汐瓦解小行星形成的,然而,此前人类尚未直接捕捉到这一过程。
 图2:白矮星WD0145+234的光学和中红外光变曲线。红外光度剧烈上升(蓝色和红色分别表示3.4和4.6微米),而光学光度保持基本恒定(绿色,青色,灰色)。
王挺贵研究小组在利用美国NASA的广域红外巡天望远镜(WISE)的公开数据系统搜寻红外暂现源的过程中发现,有颗近邻的白矮星WD0145+234在2018年开始发生异常的红外爆发,变亮幅度比任何已知的白矮星都要大,并且亮度仍然持续在上升。在此期间,这颗白矮星的光学光度恒定,因此红外光度的变化并非由白矮星本身的光变引起,而是由周围尘埃分布改变导致的。对白矮星的能谱拟合也显示它在静态周围已经存有尘埃盘,在爆发之后尘埃温度和辐射表面积都在急剧上升,温度在接近尘埃升华温度随后冷却。观测到的尘埃冷却时标太长从而排除了尘埃是由彗星带来的可能,而所有时标与辐射拖拽和尘埃碰撞解体时标一致。此外,推算的离白矮星最近的尘埃距离确实在潮汐半径以内。因此,综合所有因素,红外爆发最有可能是由正在发生的潮汐瓦解小行星类的天体导致的。
虽然此前国际上也有白矮星潮汐撕裂小行星事件的疑似报导,但都没有此次发现得及时和证据确凿,因此相关论文公布在预印本网站上(arXiv.org)之后立即引起国内外同行的密切关注。由于事件仍在早期发展阶段,非常值得后续观测,包括哈勃太空望远镜、斯皮策红外卫星以及多个地面大型光学望远镜立即对此目标开展了观测,有希望帮助我们全面理解小行星瓦解之后对白矮星大气的金属元素污染和尘埃盘,气体盘形成过程等重要问题。维基百科还专门建立词条关注这颗特别的近邻白矮星。
论文的第一兼通讯作者为天文学系王挺贵教授,其他主要参与人包括天文学系副研究员蒋凝博士,美国佛罗里达大学葛健教授(844校友),美国加州理工学院红外处理分析中心Roc Cutri博士等人。本项研究得到国家自然科学基金重点项目和创新群体项目的支持。