为恒星守墓的行星
2021-10-19 07:17:50 来源: 牧夫天文
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编译：雷丰图
参考文章：https://www.nytimes.com/2021/10/13/science/white-dwarf-planet.html
校对：牧夫天文校对组
排版：雷丰图
后台：库特莉亚夫卡 李子琦 胡永葳
50亿年后在太阳最后的时刻，它将焚烧我们的星球，然后壮丽地坍缩成一颗死亡琥珀-白矮星。然而更遥远的行星，比如木星或土星，其命运尚未明了。
上周三，天文学家在《自然》杂志上公布：他们观察到了太阳坍缩后的一种可能，距地球大约6500光年处，一颗木星大小的行星在围绕着白矮星运行。
这颗行星被称为MOA-2010-BLG-477Lb，所处的轨道与木星相当。这一发现是我们对宇宙未来的一次窥探，也提出了一种可能性，即 恒星“死亡”后，其幸存行星上的生命有可能存续下来。
中小型恒星（例如太阳）在度过主序星和红巨星阶段后会成为白矮星，而大质量恒星的归宿则是中子星或者黑洞。
Credit：NSO
塔斯马尼亚大学的博士后研究员、该研究的主要作者约书亚-布莱克曼介绍："虽然有相当多的证据表明岩质行星碎片围绕着白矮星运行，但我们很少有完整的行星数据。"
"我们太阳系的命运可能与MOA-2010-BLG-477Lb相似。太阳将成为一颗白矮星，内行星将被吞噬，而木星和土星等轨道半径较大的行星将幸存下来。"
最初，科学家通过引力场下的光扭曲效应发现了这颗行星，这种效应被称为微引力透镜。在用夏威夷的凯克二号望远镜寻找其宿主星多年之后，布莱克曼博士和他的同事们得出结论：它围绕着一颗暗到无法被直接观测的白矮星运行。
在观测白矮星、行星等质量相对较小，光源暗弱，无法直接观测的目标时，科学家们可以通过短时间内背景光的变化来判断这期间划过物体的质量等性质。
Credit: NSO
天文学家去年也曾通过不同的方法发现了另一颗完整的类木行星，这颗行星被称为WD 1856 b。与MOA-2010-BLG-477Lb将近三个天文单位的公转轨道不同，WD 1856 b几乎是紧贴着它所环绕的白矮星。WD 1856 b每隔1.4天就围绕其白矮星运行一次，这表明它是在其恒星死亡后迁移到目前的位置的，不过这种轨道迁移过程的具体力学原理仍在研究中。因此MOA-2010-BLG-477Lb是第一颗已知以类木轨道围绕白矮星公转的行星。
发现WD 1856 b的团队领导，来自麻省理工学院的物理学助理教授安德鲁-范德堡认为这项新研究的结论似乎很可靠。他还指出，围绕白矮星宽轨道的行星可能比近轨道的行星更加常见，但后者的探测难度更低。
如果让他猜测的话，他会认为宽轨道行星是一个更常见的群体，因为它只需要呆在那里，不需要任何改变。在他看来，这感觉是最有可能的结果，至少在当今的宇宙时间点是这样。
如上图与太阳系做对比，可见WD 1856 b与其宿主星WD 1856+534之间有着非常近的距离。如果WD 1856 b原本就在这个轨道上，那它在宿主星的红巨星期间就已经被焚烧殆尽。
Credit: Nature
这些新的发现也带来了关于寻找地外生命和白矮星系统潜在宜居性的新见解。康奈尔大学卡尔-萨根研究所所长丽莎·卡特尼格提出，一些有生命的恒星系统甚至可能经历"第二次创世"，即在白矮星时代到来的冲击之后出现新生命。
作为发现WD 1856 b团队的一员，卡尔特内格博士在一封电子邮件中介绍："这项研究着实令人兴奋，越来越多表明行星可以在其恒星的死亡过程中幸存的证据，这引出了许多关于宇宙未来的有趣问题。如果行星能够在其恒星的'死亡'中幸存，那么生命也可以吗？"
垂死的恒星在发展为红巨星阶段时，会喷出有害的辐射，并在其系统中引发可能会使生命湮灭的湍流。但是有一些推测并不否认白矮星系统存在宜居性。
"这需要一系列的巧合，一个远离红巨星的行星，在恒星变成白矮星后向内移动，同时保留足够的水，并由此成为一个不错的居住地。"
由于白矮星小而昏暗，环绕白矮星的行星必须在非常近的轨道上才能使液态水存在。然而，生命也可能出现在像木星的卫星欧罗巴上，由木星潮汐力加热的地下海洋里，因而在离恒星更远的地方也能满足生命存在的条件。
欧罗巴（木卫二）是距木星第二近的卫星，其表面冰层下的海洋是科学家寻找地外生命希望最大的目标之一。
Credit：NASA
布莱克曼博士介绍："如果人类在50亿年后仍然存在，木星的众多卫星将是我们度过太阳红巨星阶段的更好选择。“
尽管白矮星周围是否存在生命仍然是一个猜测，但下一代观测设备（如詹姆斯-韦伯太空望远镜和南希-格雷斯-罗曼太空望远镜）可能会为其中一些引人入胜的问题提供具体答案。随着今后发现更多围绕白矮星运行的完好行星，科学家将对这些神秘系统的生命和未来有更清晰的认识。
布莱克曼博士总结说："这是第一次利用微引力透镜技术探测到围绕白矮星运行的行星，但肯定不是最后一次。“
责任编辑：毛明远
牧夫新媒体编辑部
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概念图：恒星在坍缩成白矮星后