【原】行星繞矮星？新發(fā)現(xiàn)將帶來(lái)宇宙新解釋?zhuān)@會(huì)振興物理界嗎？

天文在線 2023-04-08 發(fā)布于云南

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藝術(shù)家對(duì)繞白矮星的木星大小的行星的刻畫(huà)。令人感嘆的是，圖片中的兩個(gè)物體實(shí)際上規(guī)模相當(dāng)，因?yàn)榘装堑拇笮∨c地球相當(dāng)。圖源：NASA/JPL

繞白矮星運(yùn)轉(zhuǎn)的木星大小行星的前所未有的發(fā)現(xiàn)表明行星完全有可能在其母星混亂的垂死掙扎中存活下來(lái)。

想象一個(gè)大約地球大小晦暗的晚期恒星有著一個(gè)木星大小的行星每34小時(shí)便繞其一周。這將會(huì)是一個(gè)奇怪的景象：小但密度更大的物體看上去控制著在視覺(jué)上不匹配的天體組合。更形象地告訴你這是多奇怪的現(xiàn)象，你可以想象一下白矮星能夠成功填充進(jìn)木星的大紅斑里。
這樣的系統(tǒng)，根據(jù)現(xiàn)在發(fā)布的新研究來(lái)說(shuō)，實(shí)際上是存在的。

就像堪薩斯大學(xué)物理與天文副教授也是這項(xiàng)研究的共同撰寫(xiě)者Ian Crossfield在郵件中解釋的那樣，這是“行星繞白矮星公轉(zhuǎn)的第一項(xiàng)清楚的發(fā)現(xiàn)”。這項(xiàng)發(fā)表在Nature雜志上的新研究，是由威斯康辛麥迪遜大學(xué)的天文學(xué)家Andrew Vanderburg帶領(lǐng)研究的。

2015年，這項(xiàng)研究記錄了一個(gè)獨(dú)特的發(fā)現(xiàn)，一個(gè)小型行星，也可能是一個(gè)小行星，被其白矮星“主人”粉碎的全過(guò)程。這項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)的獨(dú)特之處在于這顆行星體積很大，有凝聚力，且在一個(gè)相當(dāng)穩(wěn)定的軌道里。

在校學(xué)生在了解了我們太陽(yáng)系的最終命運(yùn)的時(shí)候都會(huì)感到恐懼。幾十億年后，我們的太陽(yáng)將會(huì)燃料不足，因而導(dǎo)致其膨脹成為一個(gè)巨大的紅巨星。在此過(guò)程中，太陽(yáng)系里的所有行星——包括地球——，將會(huì)被我們臃腫的死星吞噬。當(dāng)這個(gè)階段完成后，紅巨星將會(huì)縮小成一個(gè)白矮星：一個(gè)地球大小但質(zhì)量有現(xiàn)在太陽(yáng)的一半的球體。白矮星理論上還是恒星，因?yàn)槠湓诶鋮s的過(guò)程中仍會(huì)釋放光和熱，盡管它已經(jīng)不能再進(jìn)行核聚變了。
這就是，也將是宇宙中所有相似恒星的命運(yùn)。天文學(xué)家們不確定行星，特別是外行星，是否能夠在這個(gè)極其具有破壞性的過(guò)程中存活，但新研究表明它們可以。這項(xiàng)研究現(xiàn)在可以激發(fā)天文學(xué)家去研究其他白矮星旁的類(lèi)似物體。

天文學(xué)家們?yōu)榱税l(fā)現(xiàn)這顆叫WD 1856b的白矮星使用了證明過(guò)有用的凌星法和一些該星系的紅外掃描。通過(guò)NASA的凌星系外行星巡天衛(wèi)星宇宙望遠(yuǎn)鏡，團(tuán)隊(duì)可以記錄白矮星每1.4天的暗淡過(guò)程。從我們?cè)诘厍蛏系慕嵌葋?lái)說(shuō)，這個(gè)變暗淡的過(guò)程就是一個(gè)軌道上的行星在一個(gè)恒星前轉(zhuǎn)換的潛在訊號(hào)。作者們用NASA的Spitzer宇宙望遠(yuǎn)鏡收集的紅外數(shù)據(jù)證實(shí)了這一點(diǎn)（在剛過(guò)去的一月衛(wèi)星退役了）。通過(guò)研究紅外波長(zhǎng)下的該系統(tǒng)，研究人員們發(fā)現(xiàn)它其實(shí)是一個(gè)行星，而不是一個(gè)另一個(gè)在白矮星軌道上運(yùn)轉(zhuǎn)的恒星。

藝術(shù)家對(duì)白矮星極其行星的設(shè)想。圖源：NASA/JPL-Caltech/NASA戈達(dá)德太空飛行中心

“越熱的恒星將會(huì)釋放更多紅外線，反之溫度較低的行星將釋放更少的紅外線?！盋rossfield說(shuō)，“我們沒(méi)有看見(jiàn)額外的紅外線，證明我們發(fā)現(xiàn)的真的是行星?！?/span>
幾個(gè)地上望遠(yuǎn)鏡也加入了這項(xiàng)研究所必須的證實(shí)環(huán)節(jié)，因?yàn)門(mén)ESS數(shù)據(jù)已經(jīng)被臨近恒星的光遮住了。
作者們推測(cè)WD 1856b在其恒星變成一個(gè)紅巨星的時(shí)候因?yàn)閮晌矬w間的距離較遠(yuǎn)而存活了下來(lái)。

“如果它開(kāi)始在我們現(xiàn)在所見(jiàn)的地方的話，它絕無(wú)可能存活下來(lái)；所以它一定是在離恒星遠(yuǎn)得多的地方運(yùn)轉(zhuǎn)的?！盋rossfield解釋道，“然后，當(dāng)恒星變成白矮星之后，行星將會(huì)離它越來(lái)越近。”
研究人員們從模擬中看出這是一個(gè)可能的情形：當(dāng)紅巨星吞噬了內(nèi)行星的時(shí)候，WD 1856b的軌道就會(huì)變得不穩(wěn)定，進(jìn)而導(dǎo)致他進(jìn)入到一個(gè)高度橢圓的軌道里，使行星既可以離它正在死去的母星很近，也可以離它很遠(yuǎn)。這個(gè)軌道在宇宙漫長(zhǎng)的演變中逐漸縮小，將行星移到其緊密圓形軌道中。
“我們認(rèn)為這顆恒星在約60億年前就死了然后變成了一顆白矮星，遠(yuǎn)在太陽(yáng)，地球以及太陽(yáng)系形成之前?！盋rossfield說(shuō)。

我們問(wèn)Crossfield一個(gè)死星是不是有可能捕捉到流浪行星，無(wú)論是在其紅巨星時(shí)期或者白矮星時(shí)期。最近一項(xiàng)研究表明幾萬(wàn)億的流浪行星可能會(huì)被銀河帶走，完美逃離它們?cè)駠@著的恒星。
“這是有可能的，但也不是非?？赡堋！彼卮鸬?，“我們?cè)诿髂闖ames Webb望遠(yuǎn)鏡發(fā)射后用它測(cè)量完行星的大氣層構(gòu)成后就可以知道了?！?/span>
確實(shí)，WD 1856b在一個(gè)相當(dāng)穩(wěn)定且距離適中的軌道里，距離地球僅80光年遠(yuǎn)，所以在不久的將來(lái)，科學(xué)家們就可以仔細(xì)研究它了?，F(xiàn)在關(guān)于這個(gè)行星，我們能夠知道的只有它的大小（約莫木星大小，也可能比木星大），它的公轉(zhuǎn)周期（34小時(shí)）和它大概的溫度（冰點(diǎn)以下）。未來(lái)的觀察研究將會(huì)“告訴我們它是由什么構(gòu)成的，如何形成的，或許還有我們?yōu)槭裁茨軌蛟谀壳暗奈恢每吹剿脑??！盋rossfield說(shuō)。