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。