發現：白矮星撕裂超級哈雷彗星

藉助美國宇航局（NASA）和歐洲空間局（ESA）合作的哈勃太空望遠鏡，科學家首次發現一顆白矮星扯碎了一個巨型彗星狀天體，其碎片散布在白矮星大氣中。這個被撕裂的天體，其化學組成類似著名的哈雷彗星，但質量大了10萬倍。

白矮星系統示意圖。大圖：19.7MB，版權：NASA、ESA，研究者團隊；下同。

一個國際天文學家團隊觀測了位於北天牧夫座、離地球約170光年的白矮星WD 1425+540（注1）。他們藉助哈勃望遠鏡和夏威夷的凱克望遠鏡，分析了其大氣成分，發現了一個巨型彗星類天體落入白矮星，並被撕裂的證據。

團隊確認被扯碎天體的化學成分很類似於我們太陽系中著名的哈雷（Halley）彗星，但其質量大了10萬倍以上，而含水量至少是2倍。光譜分析顯示，該天體富含各種生命必需元素，包括碳C、氧O、硫S和氮N（注2）。

這是人類首次在白矮星大氣中檢測到N。研究報告首席作者、歐洲南方天文台（ESO）的許偲藝（Siyi Xu）解說：「我們知道，氮對生命而言是非常重要的。這個天體富含N，其含量比我們太陽系中任何天體都高。」（除了太陽，譯註）

我們已知的被下落天體污染的白矮星超過10個，但此前觀測到的都是小行星類岩質天體，本例是首次發現冰質彗星類天體。這發現表明存在一個彗星帶圍繞著白矮星，類似太陽系的柯伊伯帶。看來這些彗星狀天體竟然挺過了恆星的整個演化周期——從我們太遠這樣的主序星，膨脹到紅巨星，並在後續的行星狀星雲過程中繼續生存，一直到最後的白矮星階段。

PDF插圖，N和C的含量對比（對數坐標，越下方N的丰度越低）。左圖的黑點都是落入地球的球粒隕石的數據，比較了白矮星、太陽、哈雷彗星和地球（右下角）的丰度。

團隊做出這個發現時，還仔細考慮了這個大質量天體如何脫離其所在的遙遠的發源地，進入與母恆星相撞的軌道（注3）。彗星軌道的改變可能肇因於迄今未發現的殘存行星對彗星帶的引力擾動；也可能是白矮星的伴星擾動了彗星帶的天體，使得它們撞向白矮星；軌道改變還可能是上述兩種原因的組合。

在太陽系中，柯伊伯帶（Kuiper Belt）從海王星軌道延伸向外，其中含有大量矮行星、彗星和太陽系形成後的殘餘小天體。本例的新發現提供了證據說明，冰質天體也存在於系外行星系統中，並能活過整個恆星演化歷程。

附註：

1、這顆白矮星發現於1974年，是一個雙星系統的成員，另一顆子星離白矮星的距離超過2000個天文單位（AU，相當於日地平均距離；海王星軌道約30個AU，譯註）。

白矮星光譜的吸收線，各種元素的縮寫有C、N、O、S、H，Si、Fe、Ca、Mg等，I、II、III等羅馬數字表示原子的電離程度（從中性到電離2個電子）。橫坐標為波長。

2、哈勃望遠鏡上的宇宙起源攝譜儀（COS）獲得了白矮星光譜中C、N、O、S和硅Si、鐵Fe、氫H的吸收線，而凱克望遠鏡獲得了鈣Ca、鎂Mg和H的吸收譜線。

3、研究團隊分析認為，這個彗星類天體原先的起源地離白矮星約300AU，約為太陽系中柯伊伯帶天體離太陽平均距離的7倍。

譯註：像太陽這樣的主序星，因為C-N-O循環的核聚變過程在持續進行，所以N/C 丰度會很高。當它們演化為白矮星時，因為 O 核和 C 核的超高溫穩定性遠超 N 核好多個數量級，正常白矮星的N丰度是很低的。而且氮本身化學性質不活潑、又很容易揮發，所以地球上的 N 含量極低（O因為很活潑而大量以氧化物形式存在）。

原文標題：Hubble finds big brother of Halley』s Comet ripped apart by white dwarf

原文作者：許偲藝；Mathias J?ger

翻譯：gohomeman1 （編譯版權所有，未經許可請勿轉載）