為什麼有些白矮星有塵埃雲，有些卻沒有？

通過研究彗星和小行星在離它們的母恆星太近時是如何分裂和蒸發的，科學家們解決了一個白矮星恆星的難題。

當一顆恆星耗盡了它的核燃料，它首先膨脹成巨大的體積，然後坍縮成一個稠密的地球大小的殘餘物時，就會形成白矮星。

最初膨脹的體積被稱為紅巨星，它的體積足以吞噬遠至地球甚至火星的行星。然後它內爆，留下白矮星，它最初的溫度可以高達5萬攝氏度，直到它逐漸冷卻到默默無聞。

到目前為止，科學家的觀測也符合以上的說法。但天文學家發現，其中約4%似乎伴隨著塵埃雲。

美國行星科學研究所的喬丹·斯特克洛夫在本周美國天文學會行星分部的虛擬會議上說：「這迴避了一個問題，如果白矮星本應在紅巨星階段清除掉所有這些碎片，那麼為什麼其中一些被觀測到似乎有著緊鄰軌道的塵埃碎片盤呢？」

他說，以前人們認為這些圓盤是由行星或小行星形成的，這些星體在紅巨星階段離恆星足夠遠，足以在自焚狀態下倖存下來，但隨後又向內墜落，在白矮星的重力作用下捲曲得如此之深，以至於被撕裂成碎片——這是發生在通常被稱為羅氏極限（Roche limit）的距離處。

然後這些碎片會被恆星發出光的壓力分散成一個「很緊的塵埃碎片圓盤」。

這個理論有一個很大的問題。人們會認為年輕的白矮星會有不太穩定的行星系統，這要歸功於伴隨著紅巨星毀滅所有內部行星的引力破壞。換言之，他們應該有更多的小行星朝著恆星墜落，然後被撕成塵埃。

而且，年輕的白矮星更熱，因此也更亮，應該更擅長用碎裂的行星碎片製造塵土飛揚的圓盤。

但是，斯特克洛夫說，這並不是天文學家所看到的。年輕的超熱白矮星沒有塵埃圓盤。只有當白矮星冷卻到大約27000℃以下時，他們才真正看到塵土飛揚的碎片盤開始出現。

他說，答案是相當明顯的但以前被忽視了：如果一顆行星離一顆超級熱的恆星太近，它不僅會碎裂成塵埃，塵埃也會被熱量蒸發，他把這個過程稱為升華。那結果就是，科學家觀測不到灰塵組成的碎片盤。

「它需要在升華極限之外，在羅氏極限之內，」他說。

羅氏極限是由恆星的質量決定的，但升華極限是由恆星的亮度決定的，亮度隨著恆星冷卻而下降。

他說，事實證明，對於年輕的超熱白矮星來說，羅氏極限在升華極限之內。任何落在離恆星足夠近而被粉碎的東西也將被蒸發。

他說，只有當白矮星冷卻到2.5萬到3.2萬攝氏度之間時，這種情況才會逆轉。確切的溫度取決於塵埃所含的礦物類型。事實上，如果假設這些圓盤中的塵埃與我們太陽系小行星中的物質相似，這個數字更接近27000度。

這可能是他最重要的發現之一。「27000度的極限表明，我們發現的圍繞白矮星運行的物質很可能類似於我們太陽系中的小行星，」他說。