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首度获得直接证据,巨行星逃过死劫近距离绕白矮星运行

2024-11-02 208


恒星死亡不一定代表周遭行星命运也将全数跟着终结。天文学家在 8 光年外发现一个奇妙系统,一颗巨行星近距离绕着跟地球差不多大的死星白矮星运转,可以想像一下地球与木星的尺寸差别。这项发现说明了当我们的太阳在 50 亿年后膨胀成红巨星,也许木星以外的巨行星能活下来。

白矮星是中、低质量恒星在生命最后阶段膨胀成红巨星(原本大小的数百~数千倍),然后耗尽燃料并脱落外层气体所留下的残骸(不经历超新星爆炸),包括我们的太阳在内,银河系内超过 90% 恒星的最终命运都是白矮星,一颗典型的白矮星大小只比地球略大,但质量包含了 0.5~1.4 倍太阳质量,可想而知这种天体密度之高,放眼全宇宙仅次于中子星。

白矮星成形后,小行星、彗星等遥远小天体会向内靠近白矮星、并被后者强大引力扯成碎片,按理说白矮星附近难以再有行星存活,但不包括巨行星,科学家相信距离较远的大质量行星有可能在这场灾难中幸存下来,只是一直没有直接检测到围绕白矮星运行的行星。

去年底,有篇研究首度发现白矮星周围“可能”有巨行星的证据,原因是发现有类似冰巨行星的物质落在白矮星周围吸积盘,因此科学家推测可能有颗巨行星在那,因为太靠近白矮星所以大气层被高速蒸发(每秒蒸发 3,300 吨物质),剥离的气体物质就变成白矮星周围的气体盘。

但是现在,科学家第一次获得了巨行星绕行白矮星运转的“直接证据”,来自距离地球 82 光年的 WD 1856+534(简称 WD 1856)白矮星系统。每隔 1.4 天(也就是说公转周期仅 34 小时),NASA 的凌日系外行星巡天卫星(TESS)就检测到白矮星周期性变暗,光度下降了 56%,如果是一般系外行星,只会造成恒星光度下降 1~2%。经分析后,研究团队确认新发现这是一颗巨行星 WD 1856b,质量为木星 14 倍,直径甚至是母恒星 WD 1856 的 10 倍。

你可能会想说,不就是又发现一颗系外行星绕着某恒星运转,有什么大不了的?这你就错了,白矮星附近出现 1 颗巨行星,这说明后者当初可能逃过了死劫。

只不过 WD 1856 b 距离母恒星实在太近,仅 18,000 公里(比水星与太阳的距离还要近 20 倍),这种距离不可能让 WD 1856 b 在恒星经历红巨星阶段时依然毫发无伤,因此研究人员认为最初 WD 1856 b 轨道应该比比地球与太阳之间的距离还要远,后来在其他天体的重立相互作用下才来到现今的位置。

这个系统开辟了系外行星研究的全新领域,这些巨行星既然能存在,NASA 近几年即将发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜只要 5 次过境观测,就能探测这些巨行星大气中有没有水和二氧化碳,在适当条件下,这些世界维持有利于生命存活的条件可能比地球历史还要长,也许届时将带来许多新奇有趣的发现。

新论文发表在《自然》(Nature)期刊。

  • Astronomers Discover First Known Planet to Orbit a White Dwarf Star
  • Jupiter-sized planet found orbiting tiny white dwarf star
  • Planet discovered transiting a dead star
  • Astronomers Detect a Huge Gas Giant Orbiting a Much Smaller Dead Star

(首图来源:NASA)

延伸阅读:

  • 首发现死星周围有巨行星围绕证据,也许是太阳与海王星未来的样子
  • 太阳死亡后地球变怎样?或许可在 400 光年外的白矮星系统瞥见
2020-09-18 09:02:00

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