这位艺术家的印象显示了一颗注定要灭亡的行星掠过其恒星的表面。天文学家使用望远镜组合发现了第一个直接证据，证明一颗老化、膨胀的类太阳恒星，就像图中所示，吞噬了它的行星。这些望远镜包括加州理工学院帕洛马天文台的兹威基瞬变设施(ZTF)、W.M.凯克天文台和美国宇航局的NEOWISE任务。这颗老化的恒星被称为ZTF SLRN-2020，大约有100亿年的历史。在数十万年的时间里，它开始膨胀，变成了一颗红巨星，结果，它离它的内行星越来越近。根据天文学家的说法，当行星几乎接触到恒星表面时，不断增加的摩擦力导致行星迅速向内旋转。最终，在不确定的时间尺度上，这颗行星坠入了恒星的核心。当这种情况发生时，这颗恒星膨胀到它的四倍大，亮度增加了一百多倍。ZTF SLRN-2020位于大约12000光年外的天鹰座。图片来源:K. Miller/R。伤害(加州理工学院/ IPAC)

ZTF和NEOWISE发现了已知的第一个恒星吞噬其行星的证据。

天文学家第一次捕捉到一颗恒星吞噬整个行星的过程。这颗类似太阳的恒星名为ZTF SLRN-2020，距离我们的银河系约1.2万光年，据信它吞没了一颗木星大小的热气体巨星。科学家们已经知道，年龄较大的恒星随着年龄的增长而膨胀，最终会吞噬其内部轨道上的行星。我们自己的太阳预计将在50亿年后这样做，吞噬水星、金星，可能还有地球。但直到现在，还没有人看到过这种不寻常情景的直接证据。

Kishalay De(18届硕士，21届博士)是麻省理工学院的博士后学者，也是《自然》杂志上一项新研究的主要作者，他说:“证实类太阳恒星吞没了内行星，为我们了解太阳系的命运提供了缺失的一环，包括我们自己的命运。”

这颗胖乎乎的恒星最初是由兹威基瞬变设备(ZTF)发现的，这是一个由美国国家科学基金会资助的仪器，每天晚上从加州理工学院位于圣地亚哥附近帕洛马天文台的塞缪尔·奥辛望远镜扫描天空。ZTF的观测显示，在大约一周的时间里，这颗恒星急剧变亮，并开始褪色。起初，De认为这颗变星可能是新星爆炸的结果，当一颗被称为白矮星的死亡恒星从它的伴星中窃取物质时，就会发生这种爆炸。但是在夏威夷莫纳克山顶的w·m·凯克天文台的后续观测呢?我揭露了另一件事。

来源:加州理工学院

“我一直在寻找被称为新星的爆发恒星，”德说。但凯克的数据表明，这颗恒星并没有像人们预期的那样点燃炽热的气体。我完全搞不懂。”

德当时是加州理工学院的一名研究生，为了完成他的博士论文，他把这个东西放在一边，大约一年后，他搬到麻省理工学院后，又回来研究它。然后，他和他的同事们从帕洛马黑尔望远镜上的一台名为WIRC(宽视场红外摄像机)的摄像机获得了红外数据，“这就是事情变得真正有趣的时候，”他说。

这些观测结果表明，随着时间的推移，这颗恒星不仅在ZTF观测到的可见光下变亮，而且在红外光下也变亮，红外光表明尘埃的存在。研究人员随后转向美国宇航局的NEOWISE太空望远镜寻找更多线索。NEOWISE，以前被称为WISE(宽视场红外探测探测器)，自2009年发射后不久就一直在定期扫描天空。NEOWISE在红外波段探测到恒星变亮，比ZTF捕捉到光学波段的极端上升早了大约9个月。即使是现在，在可见光减弱后，NEOWISE仍在继续接收来自恒星的红外光。

Viraj Karambelkar。信贷:加州理工学院

加州理工学院的研究生、该研究的合著者维拉杰·卡兰贝尔卡(21届硕士)说:“红外观测是我们观察一颗恒星吞噬一颗行星的主要线索之一。”

一旦科学小组把所有的证据放在一起，他们就意识到，他们用NEOWISE看到的尘埃是一颗行星螺旋进入恒星膨胀的大气层时产生的。像其他更老的恒星一样，随着年龄的增长，这颗恒星的体积开始膨胀，使它更靠近绕轨道运行的行星。当这颗行星掠过恒星表面时，它将恒星上的热气体吸走，然后这些气体向外漂移并冷却，形成尘埃。此外，瓦解行星的物质向外吹散，也形成了尘埃。

根据天文学家的说法，接下来发生的事情触发了ZTF看到的光学光的闪光。

“这颗行星坠入了恒星的核心，被整个吞没了。当它这样做的时候，能量被转移到恒星上，”德解释说。“这颗恒星吹掉了它的外层，以摆脱能量。它膨胀并变亮，而这种变亮正是ZTF所记录的。”

曼西Kasliwal。信贷:加州理工学院

一些膨胀的恒星物质随后从恒星中逃逸并向外传播。就像之前向外漂移的恒星和行星的沸腾层一样，这些物质也冷却形成了尘埃。

NEOWISE正在探测所有新形成的尘埃发出的红外线。

“NEOWISE数据是一个宝库，”合著者Mansi Kasliwal(2007年硕士，2011年博士)说，他是加州理工学院的天文学教授，也是ZTF项目的合作研究者。“ZTF捕捉到了这一事件，这是它的强项，而NEOWISE和其他望远镜都帮助我们弄清楚发生了什么。”

行星的吞没类似于两颗恒星合并时发生的情况，即所谓的红新星。我们宇宙中的恒星经常成双成对地形成。随着时间的推移，当一颗恒星比它的伴星衰老和膨胀得更快时，它实际上可以吞噬它的伴星。迄今为止，ZTF和其他仪器已经探测到20个这样的恒星合并，其中大部分发生在银河系以外的星系。

“恒星合并的亮度是这个事件的数千倍，”Karambelkar说，他在博士论文中使用ZTF观测了8次这样的爆发。“这是另一个线索，表明我们正在观察一颗被恒星吞噬的行星。由于这颗行星的体积较小，所以亮度要弱得多。”

“这真是太壮观了，”卡斯利瓦尔补充道。“我们仍然惊讶于我们捕捉到一颗恒星正在吞噬它的行星，就像我们自己的太阳会对它的内行星做的那样。那是很长的一段时间，50亿年后，所以我们现在还不必担心。”

有关这一发现的更多信息:

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参考:《恒星吞噬行星的红外瞬变》作者:Kishalay De, Morgan MacLeod, Viraj Karambelkar, Jacob E. Jencson, Deepto Chakrabarty, Charlie Conroy, Richard Dekany, Anna-Christina Eilers, Matthew J. Graham, Lynne a . Hillenbrand, Erin Kara, Mansi M. Kasliwal, S. R. Kulkarni, Ryan M. Lau, Abraham Loeb, Frank Masci, Michael S. Medford, Aaron M. Meisner, Nimesh Patel, Luis Henry Quiroga-Nuñez, Reed L. Riddle, Ben Rusholme, Robert Simcoe, Loránt O. Sjouwerman，Richard Teague和Andrew Vanderburg, 2023年5月3日，Nature。DOI: 10.1038 / s41586 - 023 - 05842 - x

这项名为“恒星吞噬行星的红外瞬变”的自然研究由美国国家航空航天局(NASA)、美国国家科学基金会(NSF)和海辛-西蒙斯基金会资助。加州理工学院的ZTF是由美国国家科学基金会和国际合作伙伴资助的。海辛-西蒙斯基金会和加州理工学院也提供了额外的支持。ZTF数据由加州理工学院的IPAC处理和存档。NASA通过近地天体观测计划支持ZTF对近地天体的搜索。

WISE航天器于2009年发射，在完成主要任务后于2011年进入休眠状态。2013年9月，美国宇航局重新启动了该航天器，主要目标是扫描近地天体，该任务和航天器被重新命名为NEOWISE。该任务是由位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心管理的美国宇航局探索者计划竞争性地选择的。NEOWISE是喷气推进实验室的一个项目，由美国宇航局的加州理工学院和亚利桑那大学管理，并得到美国宇航局行星防御协调办公室的支持。科学数据处理在加州理工学院的IPAC进行。