當太陽變成一顆白矮星時，在太陽系里的內行星、矮行星、氣體行星和小行星會發生什么呢？美國國家航空航天局的一位研究人員目前正在思考這個問題，他正在建立一個模型來模擬當我們的太陽失去質量，猛烈的變成一顆電子退化的恒星時，我們的太陽系會如何演化。約翰·德布斯博士（John Debes）的研究發現了一些非常有趣的暗示。隨著我們使用更精確的技術來觀察現有的白矮星，以及曾經環繞過它們運行的巖石星體的塵埃殘骸時，德布斯模型（Debes’ model）的結果可以用來作為一個比較，看看是否有任何現存的白矮星與我們的太陽在四十到五十億年后的樣子相似……
現在，太陽在黃矮星和紅巨星之間對比，我們的太陽更像是一顆健康的黃矮星。如果更精確說的話，它是一顆G型主序星。這顆黃色的矮行星將在其核心以每秒六億噸的速度燃燒一百億年，產生了讓我們星球適合居住的光。太陽大約處于氫燃燒階段的一半，所以沒有關系，（至少對于太陽來說）很長一段時間是不會改變的。
但是接下來會發生什么呢？當核心中的氫供應不足時，在未來的四五十億年會發生什么呢？盡管我們的太陽還沒有大到讓人聯想到它會在超新星的光芒中消失，但它仍然會經歷一場令人興奮而又可怕的死亡。在經歷了氫燃燒的階段后，當氫燃料變得稀缺時，太陽將會膨脹成一顆巨大的紅色巨星，尺寸將會擴大到現在的兩百倍，可能會吞沒地球。氦，和其他越來越重的元素會在核心內部和周圍融合。然后太陽永遠不會融化碳，相反，它的外層將脫落，形成一個行星狀的星云。
一旦一切平靜下來后，白矮星上一顆閃閃發光的小寶石將會殘留下來。這個微小的殘余物的質量可能會是我們當前太陽的一半，但是會和地球同樣大小。不用多說，白矮星的密度是很大的，強烈的引力不會因核心的融合來抵消（就像所有的主序星一樣），而是受電子簡并壓力來抵消。
圖解 :IK Pegasi A（左），IK Pegasi B（下部中心；白矮星）和太陽（NASA）的大小對比。
當太陽系達到發展到這一階段時，它將是什么樣子？小行星，氣體行星，月球，巖態行星會變成什么樣子？我很幸運地與美國宇航局戈達德太空飛行中心的天體物理學家約翰·德比斯（John Debes）博士在1月在加利福尼亞州長灘舉行的美國天文學會（AAS）會議上進行了會談，他正在開發一個n體代碼（n-body code simulating）模擬太陽系。在太陽在其核心停止氫聚變后，在紅色巨星階段和隨后的行星狀星云形成后，它在脫離外層的過程中失去了質量。據估計，在這段時間內，太陽將失去其質量的百分之五十，并自然地影響整個太陽系。隨著太陽失去質量，外行星（例如木星）將向外漂移，增加其軌道半徑。在這個模擬中，德布斯非常小心地確保太陽質量的逐漸減少，以確保模擬的穩定性。
我們剩下的是一個古老的太陽系，里面的行星幾乎沒有了（當太陽處于紅色巨星階段膨脹時，地球軌道內的所有東西都有可能被太陽反噬。）盡管未來的白矮星太陽系對現在來說似乎有些陌生，但有些事情是不會改變的。木星的軌道可能會隨著太陽質量的下降而減弱，但它仍是一個重量及別的行星，從而會導致小行星軌道的中段。利用已知的小行星數據，這些大巖石的運動是可以進化的，或者幾百萬年后，它們可能會被拋出太陽系，或者更有趣的是，被推倒離白矮星恒進的位置。一旦整個系統穩定下來后，小行星帶的共振將會被放大；柯克伍德空隙(由與木星的引力共振引起)將擴大，并且根據德布斯的模擬（Debes’ simulations），這些縫隙的邊緣會受到更多的擾動，使更多的小行星被潮水鎖定破壞并粉碎成灰塵。
圖解：白矮星周圍小行星碎片的藝術家概念(美國宇航局/加州理工學院)
AAS會議被對白矮星觀測的驚人研究所充滿。其原因是有許多白矮星候選體，它們的金屬吸收線布滿灰塵。通過天文學家的分析，這可能意味著曾經有一些巖石天體繞著這些恒星運行，但后來被潮汐切碎。這些白矮星系統可以為我們提供一些探索，讓我們知道什么機制為白矮星提供了塵埃物質，甚至提供給了我們一窺太陽系未來的機會。“我們有行星系統和塵埃白矮星之間聯系的物理性圖像，” 德布斯在描述他的模型與神秘的白矮星觀測的關系時說。“灰塵白矮星真的是一個謎團！我們認為我們可能知道接下來會發生什么，但我們目前為止還沒有確鑿的證據！”
然而，德布斯離尋找的證據一步步靠近，他的模型是基于這些古老的塵埃殘骸的一些關鍵特征，以觀察數十億年后的太陽系會是什么樣子。
所以，這些塵埃物質是從哪里來的呢？當小行星軌道被木星擾亂時，它們可能因為靠得足夠近從而被潮汐破壞。如果靠得太近，它們就會被緊湊的白矮星陡峭的潮汐半徑所產生的引力切變撕碎。緊接著小行星的塵埃就會進入白矮行星。這種塵埃的存在在光譜數據的吸收譜線上有一個非常明顯的特征，這使得研究人員可以推斷出富含金屬的白矮星的吸積率。在德布斯的模型中，他將上限設置為1016 g/一年，下限為1013 g/一年，這與觀測估計相一致。
圖解：G29-38光譜。這和太陽變成白矮星后的光譜相似嗎？（美國國家航空航天局/斯皮策空間望遠鏡）。
在他進化后的太陽系模型中，木星的引力控制著這種吸積速度，將小行星推向白矮星，通過使用強大的超級計算機跟蹤擾動并最終粉碎已知的小行星，這樣也許會有機會得出一個深刻的結論。德布斯可以用他的模型來比較觀測到的已知的白矮星塵埃和模擬太陽系的結果。參考以前的研究（(特別是凱斯特& 威爾肯 （Koester & Wilken）, 2006年發表在《天文學與天體物理學》雜志上），德布斯發現了一些類似的白矮星“太陽”。
“G29-38是典型的塵埃白矮星，他們[ 凱斯特& 威爾肯]估計總質量為0.55個太陽質量——大約是人們認為當我們的太陽變成白矮星時所剩下的質量。” 德布斯補充道。“但是對于質量的估計仍然存在一些不確定—因為我看到過對這顆特殊白矮星的估計，從太陽質量的0.55到0.7倍不等。”
圖解：太陽的未來？白矮星G29-38 (美國國家航空航天局)
“另一個很好的候選者是DAZ（富含金屬的白矮星）叫做WD 1257+278，它沒有塵埃出現的痕跡并且它的質量是太陽的0.54 M^Sun,”，德布斯說道。“它的吸積率也與我目前假設的小行星帶質量的模型預測一致以及在我的模擬中發現的擾動的時間標度。”
德布斯正在繼續使他的模型變得越來越復雜，但是結果已經非常令人鼓舞了。最令人興奮的是，我們可能已經觀察到了白矮星們，比如說 G29-38以及WD 1257+278，讓我們得以一窺當太陽變成白矮星時我們的太陽系會是什么樣子，撕碎任何殘留的小行星和行星，當它們太靠近太陽的潮汐時，剩下的小行星和行星會被撕碎。然而，這也引發了一個問題：如果像G29-38這樣的白矮星正在被潮汐混合的小行星的殘骸喂養，那么在這些白矮星系統中，是否也有巨大的行星在引導著小行星呢?
參考資料
1.WJ百科全書
2.天文學名詞
3. universetoday- Jenny
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