当大多数恒星到达生命的尽头时，它们会制造自己的葬礼柴堆，抛弃大部分剩余气体，以壮丽的最后展示其巨大的力量，并留下一个致密的、像煤渣一样的核心，称为白矮星。但是，围绕这样一颗恒星运行的任何行星会变成什么样呢？这个问题一直难以回答，但现在科学家们表示，他们已经探测到了一颗疑似白矮星世界的残骸，这是同类中的首次发现，可能为整个宇宙行星系统的末日提供令人着迷的见解。
在今天发表在 科学 杂志上的一篇论文中，由英国华威大学的克里斯托弗·曼瑟领导的团队报告了对一颗白矮星的前所未有的观测，这颗白矮星略大于地球，但质量几乎与太阳相当。这颗名为 SDSS J1228+1040 的恒星距离我们约 410 光年，更具体地说是被称为“受污染的”白矮星，这是因为天文学家可以探测到重元素像雨点般落到其表面。据信，这种物质来源于围绕该天体的气体盘。论文的作者表示，在那个圆盘内，他们发现了一颗行星的幽灵般的残骸。
曼瑟说：“这就像一个较大天体被撕裂后留下的铁核。”“地壳和地幔已经从这个天体上脱落。我们剩下的是这个铁核在轨道上运行，它具有很高的内部强度，将其结合在一起，而不仅仅是重力。”
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这颗白矮星的三百万公里宽的碎片盘在 15 年前首次被发现，使这颗恒星成为已知被圆盘包围的不到 12 颗受污染的白矮星之一。当一颗质量小于约 8 个太阳质量的恒星耗尽其氢燃料时，它会喷射出外层，在此过程中吞噬任何近距离行星。据认为，其中一些世界可能会被撕裂，之后它们被撕碎的残骸会聚集到这样的圆盘中。尽管迄今为止已发现了 4,000 多颗系外行星，但科学家们此前只看到过一次这种过程的确凿证据：白矮星 WD 1145+017 周围圆盘中的行星残骸，该残骸在 2015 年被 密切研究。
那些行星残骸围绕 WD 1145+017 运行的周期为 4.5 小时，而环绕 SDSS J1228+1040 运行的重金属核心完成一次公转的时间不到前者的一半。这项新研究的作者分别在 2017 年 4 月和 2018 年 4 月和 5 月的两个独立观测期内，使用加那利群岛上的 10.4 米 Gran Telescopio Canarias (GTC) 探测到了这颗恒星的致密伴星。通过将白矮星发出的光分解成其组成波长——就像棱镜将白光分解成彩虹一样——该团队探测到了圆盘，并记录了其颜色变化，这些变化与其轨道运动相对应。
通常，这种方法用于长期观察 SDSS J1228 等系统，但通过在几个小时的过程中研究这颗白矮星，该团队在圆盘内识别出了一团物质，该物质表现出完全属于自己的偏移。偏移的强度表明其来源是一个直径约 600 公里的固体物体——一个疑似行星核心，密度在每立方厘米 7.7 至 39 克之间，与地球核心中发现的纯铁相当。*奥地利科学院的卢卡·福萨蒂说：“这块岩石的密度与我们认为行星核心的密度一致。”他没有参与这篇论文。“这是一件大事。它基本上证实了我们的想法，即围绕一些白矮星运行的这些尘埃和碎片盘是古代行星的遗骸。”
偏移还表明，这团物质在距离恒星仅 50 万公里的轨道上运行——这是一个极近的距离，在这个距离上，较大、密度较低的物体会被白矮星强烈的引力场拉伸和撕裂。这种混乱的瓦解，在最极端的情况下，被天体物理学家称为“意大利面化”，是任何落入黑洞的东西的典型命运。但在白矮星周围，引力没有那么极端，一个小的、致密的重金属行星核心可以幸存下来。“如果你有一个足够小的物体，就更容易抵抗意大利面化，”哈佛-史密森天体物理中心的安德鲁·范德堡说，他也没有参与这篇论文。“[研究人员]在这里发现的是，这颗行星离它的恒星太近了，它一定是由材料强度结合在一起的。”
这个核心的特定轨道周期为 123 分钟，这将创造行星天体绕恒星运行速度最快的新纪录；之前的纪录是系外行星 KOI 1843.03，它的轨道周期为 4.25 小时。这个奇异的系统也提供了一个独一无二的科学机会来仔细研究系外行星的裸露核心，即使天文学家目前还没有任何足够大的望远镜来直接看到这个核心。
然而，也许类似的物体正在等待在其他白矮星周围被发现。无论是单独研究还是大量研究，这些重金属世界都可能为我们自己的太阳系的未来提供可怕的预演，届时我们太阳的燃料将在大约 50 亿年后耗尽。英国莱斯特大学的莎拉·卡塞韦尔说：“这真的令人兴奋，因为这有点像是白矮星行星系统中缺失的一块。”她没有参与这项研究。“我们知道大的东西可以幸存下来，我们也知道小的东西会被摧毁。这是一个相当大的岩石物体，它幸存了下来。”
*编者注（2019 年 4 月 9 日）：这句话在发布后经过了编辑。它错误地给出了以克/立方米为单位的数据。