在大多数行星系统中,行星围绕恒星保持稳定、分离的轨道。但当行星过于靠近时,恒星会把它拉进并吞噬。过去天文学家已经观测到若干快速吞噬的案例,而稳定系统则更常见。MIT 等团队近日在《Nature Astronomy》上报道了首例介于两者之间的系统——一颗低质量恒星正以极慢的速度“吃掉”紧邻的褐矮星。该系统命名为 ZTF J0440+2325,位于银河系内,距离地球约 300 光年。
该目标最初由 Zwicky Transient Facility(ZTF)在帕洛玛天文台的巡天相机中发现。研究者在 ZTF 数据中注意到一种异常的三角形光变曲线:亮度在每个周期内快速上升、缓慢下降,再次上升,形似三角。起初被误认为是“黑寡妇”双星(中子星吞噬低质量伴星),但光变的幅度和缺乏明显的摇摆使其不符合该模型。
随后,团队使用多台望远镜对该源进行跟踪,测得其径向速度摆动极小,确认系统由一颗质量约为 85 倍木星的低质量恒星和一颗质量约为 25 倍木星的褐矮星组成。两者的轨道周期仅 87 分钟,轨道半径可容纳在太阳直径之内。
在如此紧密的配置下,褐矮星的外层物质被恒星的引力拉伸并形成吸积流。研究者通过数值模拟,放置代表物质的测试粒子并依据牛顿运动方程追踪其轨迹,发现粒子会直接落在恒星表面,形成类似于小行星撞月的高速冲击。模拟结果表明,这是一例低质量恒星主动从另一低质量天体吸积的首例观测。
根据观测和模型,吸积速率约为每年 1/100 000 地球质量,约相当于每秒 1.3 万亿个一磅卷饼的质量。虽然看似巨大,但相对于褐矮星的总质量仍是微不足道的微流。以此速率,恒星可以在数十亿年内持续“慢慢吃掉”褐矮星。
研究者指出,若从远处观察,这种持续的热点会随轨道旋转而周期性出现,产生最初发现的三角形光变。该发现为寻找更多类似的慢速吸积系统提供了新线索,也拓宽了我们对行星、褐矮星与宿主星相互作用方式的认识。
点评