「喪屍恆星」如何吞噬自己的行星？詭異綠星揭密

要解答這個問題，得先從白矮星的形成說起。當許多恆星走向生命的終點時，會將外層氣體拋射至太空中，形成絢麗奪目的行星狀星雲（我們的太陽未來也會面臨相同的命運）。而留下來的核心則會演變成白矮星──這是一個大小與地球相當的天體，會隨著時間逐漸冷卻，直到最後的一絲餘溫徹底熄滅。

當天文學家在 19 世紀末至 20 世紀初首度清楚觀測到白矮星時，它們看起來全都蒼白如霜，因而有了這個名稱。

「我們通常會把恆星的顏色與它的溫度劃上等號，」未參與這項新研究的加州大學河濱分校天文物理學家斯蒂芬．凱恩（Stephen Kane）表示。舉例來說，我們的太陽看起來偏白；溫度更高的恆星會帶有藍色調，而溫度較低的恆星則呈現橙色。

一般來說，恆星的顏色也會因其化學成分而有細微的變化。但白矮星可不是一般的恆星。

所有恆星的大氣都是由電漿這種帶電氣體所構成。但斯皮納指出：「白矮星擁有極強的表面重力，會將大氣壓縮到極高密度，甚至呈現接近液體的狀態。」某些溫度最低的白矮星，大氣密度甚至與液態水相當，比太陽大氣高出數百萬倍之多。

在如此極端的環境下，電漿中只要含有氦以外的元素（例如碳或鈣），就會大幅吸收光線。這代表更多顏色的光會被吸收消失，讓留下來的色彩顯得格外鮮明。「這種效應強大到足以改變我們肉眼看到的整體色調。」這項新研究的共同作者、華威大學天文學家馬克．霍蘭斯（Mark Hollands）表示。

但問題在於，白矮星的體積小又暗淡，且距離地球極其遙遠，單靠望遠鏡很難解析出這些變幻的色彩。我們看到的白矮星大多呈現白色或偏藍，這是因為最熾熱的白矮星往往最為明亮，也是我們最容易觀測到的目標。

直到霍蘭斯注意到有幾顆白矮星發出的電磁波譜極不尋常。這讓他開始思考，這些光譜特徵是否說明了某些白矮星其實擁有不同的色調。

為了確認白矮星是否隱藏了真實色彩，霍蘭斯與團隊分析了大量白矮星的觀測資料。他們透過精密的演算，將這些電磁光譜轉化為肉眼可識別的顏色──結果驚喜地發現，其中有些白矮星的色彩竟是如此繽紛。

「過去一直有人這麼懷疑，」霍蘭斯表示：「而這個問題的答案，顯然是肯定的。」

根據研究結果，團隊推估宇宙中大約每 30 顆白矮星中，就有一顆會散發出罕見的色彩。在這些天體中，有一顆呈現極為鮮豔的鮭紅粉色，還有幾顆閃耀著深淺不一的綠色。但在所有綠色白矮星中，有一顆特別脫穎而出──它放射出極為濃烈的黃綠光，亮度遠勝其他同類。

這些繽紛色彩背後，蘊藏著十分有趣的化學機制──答案就寫在每顆白矮星的電磁光譜特徵裡。「這讓我們能夠對那些遙不可及的天體，進行某種形式的地質調查。」凱恩表示。

那顆白矮星的粉紅色彩，源自於其內部自行生成的碳元素──科學家認為這些碳正從恆星核心深處向上翻湧。而那顆鮮綠色的白矮星，大氣中則含有鈣、鈉與鋰。這類元素通常存在於小行星或岩石行星中──說明這具恆星屍體曾像喪屍一樣吞噬了周遭的天體。

會吞噬行星的，可不只有白矮星。一項在 2024 年發表的研究，透過分析同時誕生的雙星系統得出結論：各類恆星吞噬周遭行星的頻率，遠比人們過去所想的還要更高。

恆星在生命的任何階段都可能吞噬行星，但當燃料耗盡、步入晚年時，這種情況似乎更常發生。「在演化為白矮星之前，恆星會歷經巨星階段並急遽膨脹，進而吞沒附近的行星。」凱恩表示。

白矮星大氣中的這些繽紛色彩──例如那顆新發現的綠色恆星──還透露出一個不太樂觀的警訊。「即便行星撐過了母恆星的死亡，顯然也不代表就能永久倖存。」凱恩表示。

當恆星演化為白矮星時，大量質量會散逸至太空，打破整個系統的重力平衡。有些行星可能會直接被甩入星際空間；其他行星──以及眾多小行星──則會被拉向這顆衰老卻貪婪的恆星。恆星強大的重力會先將這些天體撕成碎片，隨後逐一吞噬。這種毀滅循環留下的痕跡，在整個銀河系中隨處可見。

「我們現在認為，大約有四分之一甚至更多的白矮星，大氣中都留有行星殘骸的痕跡。」霍蘭斯表示。

讓人意想不到的是，探索這些行星毀滅的景象，反倒讓科學家更能掌握行星最初的形成機制。要確定其他恆星周圍完好行星的成分極為困難；但只要行星被白矮星吞噬，殘骸就會在大氣中顯現，天文學家得以藉此一窺它們的元素組成。

「天文學家利用這些行星殘骸的痕跡，來了解組成行星的原始材料。」霍蘭斯表示。換句話說，正是多虧了這幾起天體的「消化不良」事件，我們才得以解開宇宙中行星形成的關鍵線索。

延伸閱讀：尋找秋夜裡最孤寂的星光 / 行星一定需要恆星嗎？ 

恆星在死後吞噬行星，竟比想像中更普遍。

科學家在萬聖節到來之際，公布了一項帶有幾分幽暗神祕感的綠色恆星，這也是人類首度發現這類天體。而更添幾分詭譎的是，它是顆白矮星（white dwarf），也就是燃盡燃料死去的恆星殘骸──說它是恆星的「亡靈」也一點不為過。

色彩如此鮮豔的白矮星，其實不只這一顆。在一項 10 月發表於《RAS 技術與儀器》（RAS Techniques and Instruments）期刊的新研究中，科學家發現了一系列色彩繽紛的白矮星。它們雖然同樣名為「白矮星」，卻帶有琥珀色、玫瑰紅、萊姆綠、冰川藍等豐富多變的色調。

在這種情況下，這些色彩往往代表著岩石世界碎裂後的化學殘留物。「這項研究中最特殊的色彩──比如那些呈現綠色或亮黃色的白矮星──正是行星毀滅後最直接的視覺證據。」未參與這項新研究的義大利帕多瓦天文觀測站天體物理學家洛倫索．斯皮納（Lorenzo Spina）表示。而這類色彩絢麗的白矮星，也能協助天文學家解答一個有些駭人的問題：恆星吞噬自身行星的頻率究竟有多高？

要解答這個問題，得先從白矮星的形成說起。當許多恆星走向生命的終點時，會將外層氣體拋射至太空中，形成絢麗奪目的行星狀星雲（我們的太陽未來也會面臨相同的命運）。而留下來的核心則會演變成白矮星──這是一個大小與地球相當的天體，會隨著時間逐漸冷卻，直到最後的一絲餘溫徹底熄滅。

當天文學家在 19 世紀末至 20 世紀初首度清楚觀測到白矮星時，它們看起來全都蒼白如霜，因而有了這個名稱。

「我們通常會把恆星的顏色與它的溫度劃上等號，」未參與這項新研究的加州大學河濱分校天文物理學家斯蒂芬．凱恩（Stephen Kane）表示。舉例來說，我們的太陽看起來偏白；溫度更高的恆星會帶有藍色調，而溫度較低的恆星則呈現橙色。

一般來說，恆星的顏色也會因其化學成分而有細微的變化。但白矮星可不是一般的恆星。

所有恆星的大氣都是由電漿這種帶電氣體所構成。但斯皮納指出：「白矮星擁有極強的表面重力，會將大氣壓縮到極高密度，甚至呈現接近液體的狀態。」某些溫度最低的白矮星，大氣密度甚至與液態水相當，比太陽大氣高出數百萬倍之多。

在如此極端的環境下，電漿中只要含有氦以外的元素（例如碳或鈣），就會大幅吸收光線。這代表更多顏色的光會被吸收消失，讓留下來的色彩顯得格外鮮明。「這種效應強大到足以改變我們肉眼看到的整體色調。」這項新研究的共同作者、華威大學天文學家馬克．霍蘭斯（Mark Hollands）表示。

但問題在於，白矮星的體積小又暗淡，且距離地球極其遙遠，單靠望遠鏡很難解析出這些變幻的色彩。我們看到的白矮星大多呈現白色或偏藍，這是因為最熾熱的白矮星往往最為明亮，也是我們最容易觀測到的目標。

直到霍蘭斯注意到有幾顆白矮星發出的電磁波譜極不尋常。這讓他開始思考，這些光譜特徵是否說明了某些白矮星其實擁有不同的色調。

為了確認白矮星是否隱藏了真實色彩，霍蘭斯與團隊分析了大量白矮星的觀測資料。他們透過精密的演算，將這些電磁光譜轉化為肉眼可識別的顏色──結果驚喜地發現，其中有些白矮星的色彩竟是如此繽紛。

「過去一直有人這麼懷疑，」霍蘭斯表示：「而這個問題的答案，顯然是肯定的。」

根據研究結果，團隊推估宇宙中大約每 30 顆白矮星中，就有一顆會散發出罕見的色彩。在這些天體中，有一顆呈現極為鮮豔的鮭紅粉色，還有幾顆閃耀著深淺不一的綠色。但在所有綠色白矮星中，有一顆特別脫穎而出──它放射出極為濃烈的黃綠光，亮度遠勝其他同類。

這些繽紛色彩背後，蘊藏著十分有趣的化學機制──答案就寫在每顆白矮星的電磁光譜特徵裡。「這讓我們能夠對那些遙不可及的天體，進行某種形式的地質調查。」凱恩表示。

那顆白矮星的粉紅色彩，源自於其內部自行生成的碳元素──科學家認為這些碳正從恆星核心深處向上翻湧。而那顆鮮綠色的白矮星，大氣中則含有鈣、鈉與鋰。這類元素通常存在於小行星或岩石行星中──說明這具恆星屍體曾像喪屍一樣吞噬了周遭的天體。

會吞噬行星的，可不只有白矮星。一項在 2024 年發表的研究，透過分析同時誕生的雙星系統得出結論：各類恆星吞噬周遭行星的頻率，遠比人們過去所想的還要更高。

恆星在生命的任何階段都可能吞噬行星，但當燃料耗盡、步入晚年時，這種情況似乎更常發生。「在演化為白矮星之前，恆星會歷經巨星階段並急遽膨脹，進而吞沒附近的行星。」凱恩表示。

白矮星大氣中的這些繽紛色彩──例如那顆新發現的綠色恆星──還透露出一個不太樂觀的警訊。「即便行星撐過了母恆星的死亡，顯然也不代表就能永久倖存。」凱恩表示。

當恆星演化為白矮星時，大量質量會散逸至太空，打破整個系統的重力平衡。有些行星可能會直接被甩入星際空間；其他行星──以及眾多小行星──則會被拉向這顆衰老卻貪婪的恆星。恆星強大的重力會先將這些天體撕成碎片，隨後逐一吞噬。這種毀滅循環留下的痕跡，在整個銀河系中隨處可見。

「我們現在認為，大約有四分之一甚至更多的白矮星，大氣中都留有行星殘骸的痕跡。」霍蘭斯表示。

讓人意想不到的是，探索這些行星毀滅的景象，反倒讓科學家更能掌握行星最初的形成機制。要確定其他恆星周圍完好行星的成分極為困難；但只要行星被白矮星吞噬，殘骸就會在大氣中顯現，天文學家得以藉此一窺它們的元素組成。

「天文學家利用這些行星殘骸的痕跡，來了解組成行星的原始材料。」霍蘭斯表示。換句話說，正是多虧了這幾起天體的「消化不良」事件，我們才得以解開宇宙中行星形成的關鍵線索。

延伸閱讀：尋找秋夜裡最孤寂的星光 / 行星一定需要恆星嗎？