
這顆繞行白矮星的行星或許能讓我們一窺太陽(yáng)系的最終命運(yùn)
(神秘的地球uux.cn報(bào)道)據(jù)美國(guó)國(guó)家地理(撰文: NADIA DRAKE 編譯: 邱彥綸):這顆木星大小的世界差點(diǎn)被膨脹的垂死母恒星毀滅──大約50億年后,我們的行白星或許太陽(yáng)也可能邁向相同的結(jié)局。
這顆比我們更靠近銀河系中心、矮星北京海淀高級(jí)資源上門(mén)服務(wù)vx《134-8006-5952》提供外圍女上門(mén)服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)距離約6500光年遠(yuǎn)的行的最氣態(tài)巨行星,也許是讓們銀河系中最幸運(yùn)的一顆行星,因?yàn)樗年?yáng)系運(yùn)母恒星在邁向死亡時(shí),差一點(diǎn)點(diǎn)就將它毀滅。終命
這顆行星和它的顆繞窺太母恒星扭曲了背景的星光,讓天文學(xué)家得以發(fā)現(xiàn)它們,行白星或許并發(fā)表于2021年10月13日出版的矮星《自然》(Nature)期刊上。這顆幸運(yùn)的行的最遙遠(yuǎn)行星和木星差不多大,它的讓們母恒星曾與我們的太陽(yáng)類(lèi)似,但現(xiàn)在已成為昏暗的陽(yáng)系運(yùn)白矮星,是終命僅有地球大小的微小恒星殘骸。這顆恒星在老化時(shí)膨脹成紅巨星,顆繞窺太然后塌縮成致密的北京海淀高級(jí)資源上門(mén)服務(wù)vx《134-8006-5952》提供外圍女上門(mén)服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)白矮星──這個(gè)過(guò)程很容易摧毀繞行的行星。
「要失去這顆行星相當(dāng)容易,」并未參與此項(xiàng)研究的加州理工學(xué)院天文學(xué)家朱麗葉.貝克(Juliette Becker)表示:「但它很可能勉強(qiáng)逃過(guò)了毀滅的命運(yùn)。」
若這顆行星距離它的母恒星再近一些,就可能會(huì)面臨眾多悲慘結(jié)局,比如被燒成灰燼,或者被撕碎──當(dāng)垂死的太陽(yáng)膨脹成紅巨星時(shí),地球終究會(huì)面臨其中一種命運(yùn)。科學(xué)家推測(cè),我們的太陽(yáng)在燃燒殆盡后,周遭的情形就會(huì)與此系外行星系統(tǒng)相去不遠(yuǎn)。
這篇研究的作者──美國(guó)航太總署(NASA)戈達(dá)太空飛行中心(Goddard Space Flight Center)的大衛(wèi).貝內(nèi)特(David Bennett)表示:「這個(gè)系統(tǒng)非常類(lèi)似我們所預(yù)期的太陽(yáng)系最終狀態(tài)。」
此系統(tǒng)也幫助科學(xué)家了解行星在母恒星劇烈死亡后還能幸存的機(jī)率。俄亥俄州立大學(xué)的天文學(xué)家史考特.高第(Scott Gaudi)表示,若事實(shí)證明完整的行星在白矮星周?chē)艹R?jiàn),那么「〔宇宙中的〕行星將比我們想像的還要更多。」
「這表示到目前為止,我們可能低估了銀河系中的行星數(shù)量,」他說(shuō):「在系外行星領(lǐng)域,我們會(huì)開(kāi)玩笑說(shuō),每次你把石頭翻過(guò)來(lái),都會(huì)發(fā)現(xiàn)一顆新行星。」
走出輝煌
隨著恒星年齡的增長(zhǎng),會(huì)耗盡氫氣來(lái)供給核心的核熔爐,引發(fā)一連串對(duì)繞行行星非常危險(xiǎn)的事件。太陽(yáng)在約50億年后也會(huì)如此,到那時(shí)地球就有麻煩了。
少了氫的太陽(yáng)將慢慢地膨脹成紅巨星,當(dāng)它膨脹時(shí),會(huì)吞沒(méi)并燒毀水星,下一個(gè)遭殃的是金星。就算地球僥幸躲過(guò)焚毀的命運(yùn),也一定會(huì)被恒星的重力撕裂。火星可能離得夠遠(yuǎn),而能幸存下來(lái)。在太陽(yáng)系外側(cè)的四顆巨行星會(huì)被向外推,極有可能進(jìn)入更遠(yuǎn)的軌道──雖然在某些特殊情況下,它們可能會(huì)被完全拋出太陽(yáng)系外,或什至被甩進(jìn)太陽(yáng)。
「隨著恒星的演化,系統(tǒng)中的行星可能會(huì)面臨很多非常奇怪的事情。」貝克說(shuō):「這個(gè)過(guò)程相當(dāng)劇烈,尤其是對(duì)于系統(tǒng)內(nèi)側(cè)的行星。」
太陽(yáng)在膨脹成紅巨星約10億年后,將塌縮成一團(tuán)致密的恒星尸體──質(zhì)量約為原始質(zhì)量一半的白矮星,且擠壓成與地球大小相近的球體,這個(gè)過(guò)程可能也會(huì)對(duì)附近的行星造成大災(zāi)難,任何幸存的行星都會(huì)置身于看來(lái)與先前大不相同的環(huán)境之中。即使這四顆巨行星撐過(guò)去了,也很有可能在接下來(lái)數(shù)十億年中與其他恒星交會(huì)而消失無(wú)蹤。
在煉獄中生存
雖然天文學(xué)家推測(cè)行星能在母恒星混亂死亡時(shí)幸存,但目前尚未發(fā)現(xiàn)太多行星真正度過(guò)大災(zāi)難的例子。這個(gè)在2010年新發(fā)現(xiàn)的系統(tǒng),是科學(xué)家藉由「天文物理重力微透鏡觀測(cè)」(Microlensing Observations in Astrophysics)合作首度發(fā)現(xiàn),當(dāng)時(shí)幸存的行星和白矮星移動(dòng)到更遠(yuǎn)背景恒星的正前方。
這種排列使得它們的重力放大并扭曲遙遠(yuǎn)的星光,產(chǎn)生天文學(xué)家所稱(chēng)的「微透鏡事件」。到目前為止,微透鏡已經(jīng)揭露了約90顆系外行星的存在,其中還包括了一些自由漂浮的行星,也就是已經(jīng)從它們的母恒星旁溜走,并獨(dú)自在銀河系內(nèi)漫游的流浪行星(rogue planet)。
巨行星和白矮星彎曲背景星光的精確方式,使我們得知該系統(tǒng)的幾個(gè)關(guān)鍵特征,包括它在天空中的運(yùn)動(dòng)、恒星和行星的存在,及行星的遙遠(yuǎn)軌道。觀測(cè)結(jié)果還幫助天文學(xué)家計(jì)算出兩個(gè)物體的相對(duì)質(zhì)量。這個(gè)名為MOA-2010-BLG-477Lb的系統(tǒng)引起了天文學(xué)家的興趣──但他們必須等上幾年,才能進(jìn)行更仔細(xì)的觀測(cè)。
「當(dāng)(微透鏡)事件發(fā)生時(shí),很難區(qū)分出前景恒星和背景恒星,因?yàn)樗鼈儽仨毐舜酥丿B,」貝內(nèi)特說(shuō):「所以我們得要等它們分開(kāi)。」
在2015 年時(shí),貝內(nèi)特和他的同事使用夏威夷茂納開(kāi)亞火山(Mauna Kea)頂上強(qiáng)大的凱克二號(hào)(Keck-II)望遠(yuǎn)鏡尋找這顆恒星。他們知道此系統(tǒng)在這五年里會(huì)走多遠(yuǎn),所以他們將凱克望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)目標(biāo),凝視著黑暗深處,但卻沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何與他們正在尋找的恒星相似的天體──只有另一顆朝著錯(cuò)誤方向移動(dòng)的恒星。
研究團(tuán)隊(duì)在2016年和2018年再次重復(fù)進(jìn)行觀測(cè),可是兩次都沒(méi)有結(jié)果。他們根據(jù)扭曲的星光,知道這個(gè)系統(tǒng)必定存在此處。無(wú)法觀測(cè)到天體的事實(shí)讓貝內(nèi)特和他的同事知道,他們正在尋找的天體是如此黯淡,以至于連凱克望遠(yuǎn)鏡都無(wú)法看見(jiàn)它。
「我們知道它必定是顆比太陽(yáng)質(zhì)量稍小的暗星,而白矮星是個(gè)顯而易見(jiàn)的選擇。」貝內(nèi)特說(shuō)。
研究團(tuán)隊(duì)在進(jìn)行了更多計(jì)算后得到結(jié)論,這個(gè)系統(tǒng)包括了一顆木星質(zhì)量的行星和一顆質(zhì)量約為太陽(yáng)一半的白矮星。這顆行星的軌道與母恒星的距離,至少是地球繞太陽(yáng)距離的2.8倍,大概和我們太陽(yáng)系的小行星帶位置差不多。
「這顆行星的位置就在我們預(yù)期會(huì)形成巨行星的地方,」高第說(shuō):「并且表示這些與木星類(lèi)似的行星,能夠在類(lèi)太陽(yáng)恒星的演化過(guò)程中幸存下來(lái)。」
不知為何,這顆巨行星所處的位置恰到好處,逃過(guò)了母恒星變化所造成的致命后果──這個(gè)距離不但取決于垂死的恒星,還與行星的特征及其他可能處于同一系統(tǒng)內(nèi)的行星運(yùn)動(dòng)有關(guān)。
尋找更多繞行白矮星的行星
先前天文學(xué)家就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了行星繞行白矮星的證據(jù),但都與這次的新發(fā)現(xiàn)完全不同。 2019 年,跨國(guó)天文學(xué)家團(tuán)隊(duì)在一顆白矮星周?chē)l(fā)現(xiàn)了一個(gè)充滿氣體的殘屑環(huán),他們推測(cè)在這些碎片內(nèi)可能有一個(gè)小而致密的行星殘骸,而這個(gè)被摧毀的世界或許就是地球未來(lái)無(wú)法逃避的宿命。此外他們還發(fā)現(xiàn)了其他幾個(gè)可能是由不幸行星和小行星碎片殘骸所形成的碎屑盤(pán)。
去年,另一個(gè)使用NASA「凌日系外行星巡天衛(wèi)星」(TESS)行星搜尋儀器的團(tuán)隊(duì),發(fā)現(xiàn)了另一顆候選巨行星以僅34小時(shí)的短周期繞行白矮星。貝克說(shuō),這顆行星離它的母恒星如此近,它「肯定會(huì)在紅巨星階段被吞沒(méi)。」 他說(shuō):「這表示它一定是在恒星變成白矮星后,才遷移到目前的位置。」
此外,在過(guò)去的20年里,科學(xué)家們?cè)谟^測(cè)白矮星時(shí),也發(fā)現(xiàn)了化學(xué)元素的痕跡──被吞沒(méi)的巖質(zhì)行星碎屑。
除了新發(fā)現(xiàn)的系統(tǒng)外,所有的觀察結(jié)果都顯示,有些行星可以在其母恒星演化過(guò)程中的轉(zhuǎn)變幸存下來(lái)──至少在一段時(shí)間內(nèi)是如此。但我們還不清楚,要如何決定一顆行星是生存或毀滅的過(guò)程。
NASA的南西.葛莉絲.羅曼太空望遠(yuǎn)鏡(Nancy Grace Roman Space Telescope)計(jì)畫(huà)于2020年代中期發(fā)射,到那時(shí)應(yīng)該會(huì)發(fā)現(xiàn)大量繞行白矮星的行星。隨著天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)更多環(huán)繞死亡恒星的行星,我們將更了解恒星的死亡過(guò)程會(huì)如何改變行星系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),也讓我們能夠一窺太陽(yáng)系的未來(lái)命運(yùn)。