天文学家近日发现,一颗距地球约145光年的古老白矮星 LSPM J0207+3331,尽管已经冷却约30亿年,仍在持续吸积行星碎片。这颗位于三角座的恒星被认为是目前已知拥有尘埃盘的最古老、最冷白矮星之一,也让恒星系统演化的传统认识受到挑战。

这项研究由蒙特利尔大学博士生 Érika Le Bourdais 领衔完成。研究团队最初在2019年通过“Backyard Worlds: Planet 9”项目发现了这颗恒星,随后借助夏威夷凯克望远镜确认,它发出的红外信号与尘埃环相吻合,表明强大引力正在撕裂小行星,形成围绕恒星的尘埃盘。

研究人员表示,这一发现说明,即便白矮星已经存在数十亿年,行星碎片、彗星甚至行星仍可能长期留在轨道中,并在很晚的时候才被扰动并落入恒星。

通过光谱分析,团队在这颗白矮星大气中识别出13种重元素,包括钠、镁、铝、硅、钙、钛、铬、锰、铁、钴、镍、铜和锶。通常情况下,重元素会在富氢白矮星中迅速沉降,因此这类元素很难被观测到,但这一次的结果远超预期。

研究进一步指出,这些碎片很可能来自一个富含岩石、且经历过分层演化的天体,其结构类似地球或灶神星,拥有金属核与岩石地幔。化学组成上看,它与地球物质相当接近,只是镁和硅相对铁略有不足,而碳元素特征缺失则说明其来源物质不含明显的挥发性碳成分。

共同作者、蒙特利尔大学教授 Patrick Dufour 表示,白矮星几乎是人类少数能够直接测量系外行星组成的窗口之一。当行星碎片过于接近恒星时,便会被潮汐力撕碎并污染恒星大气,从而留下清晰的化学“指纹”。

团队还检测到弱的 Ca II H 与 K 线核心发射,这使得它成为已知第二颗出现这一特征的孤立受污染白矮星。研究认为,这可能意味着恒星上层大气中正在发生额外的物理过程,因此在模型计算中纳入重元素尤为重要,否则会影响对白矮星结构和参数的推断。

此前有观点认为,这颗恒星的红外过量来自两条尘埃环,但新分析显示,只需一个由硅酸盐构成的尘埃盘,就能解释11.6微米处的观测信号,这也让系统结构的解释变得更为简洁。

至于这些碎片为何在如此晚的阶段才落入恒星,研究仍未给出定论。一个可能性是系统中的巨行星在漫长岁月里逐步扰乱了小天体轨道;另一种可能则是附近经过的恒星改变了这些碎片的运行路径。研究团队认为,未来可借助詹姆斯·韦布空间望远镜,或结合欧洲航天局“盖亚”任务的档案数据,进一步区分这两种解释。

研究人员指出,最常见的白矮星类型是富氢白矮星,而其中最冷的往往也是银河系中最古老的恒星。正因为过去较少关注这类恒星是否仍在吸积物质,这一案例反而提示天文学界应扩大搜寻范围,重新审视更多类似天体。

这项发现表明,恒星死亡数十亿年后,行星系统仍可能保持活跃而复杂的状态。对这些晚期吸积事件的研究,不仅能帮助人类了解遥远世界的组成,也可能为未来理解太阳系的终局提供重要参照。