最近,第一颗围绕白矮星运行的行星——后者名为WD 1856+534——被通过其每1.4天一次在微小恒星前凌星的方式发现。值得注意的是,这颗巨行星WD 1856b比它凌星的恒星残骸大七倍。最有可能的是,在其他白矮星的类似距离上存在着岩石状、地球大小的行星——在这种情况下,它们将拥有与地球相似的表面温度。这与我们息息相关。
大约十亿年后,太阳的光度将增强到足以通过失控的温室效应将地球上的海洋煮沸。为了生存,我们的文明将不得不向外迁移到太阳系中。七十亿年后,太阳的核心将缩小为它的残骸,一颗白矮星,携带大约一半的太阳质量,其余的质量将损失掉。
白矮星是一个炙热、致密的金属水晶球,大小大致与地球相当——WD 1856+534的情况下是地球半径的1.4倍——它正在缓慢冷却,因为它不再有中央核引擎。在银河系中,有100亿颗白矮星,因为许多类太阳恒星已经经历了死亡过程。这是类太阳恒星的寿命和宇宙当前年龄之间巧合的结果。
关于支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章,请考虑通过 订阅来支持我们屡获殊荣的新闻报道。 通过购买订阅,您正在帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和想法的有影响力的故事的未来。
几十亿年后,白矮星冷却到与当今太阳相似的表面温度。特别是,据估计WD 1856+534的年龄为60亿年,表面温度为4700开尔文,略低于当前太阳的数值5800开尔文。新发现的行星距离WD 1856+534的距离比地球距离太阳的距离近50倍。
由于这颗白矮星的大小比太阳小76倍,一位位于新探测到的行星轨道内的观测者,大约在地球-太阳距离的1%处,会看到与地球上相似的光照,WD 1856+534所占的角度大致与太阳在我们天空中的角度相同。在任何白矮星周围的这样一个“宜居带”中,正如华盛顿大学的埃里克·阿戈尔在2011年的一篇论文中提出的那样,液态水可能存在于岩石行星的表面,从而使我们所知的生命化学成为可能。由于轨道时间短,WD 1856+534周围宜居世界的居民每33小时就会忙着庆祝他们的生日——那是该行星上一年长度。
鉴于白矮星的发光表面积比太阳小10000倍,因此在白矮星凌星期间,来自行星大气的吸收特征比类太阳恒星更容易被检测到。在一次完整的凌星期间,这将持续几分钟,一颗地球大小的行星将遮蔽整个白矮星。鉴于行星与恒星的接近程度,凌星重复率比类太阳恒星的宜居带大数百倍。正如我在2013年与特拉维夫大学的丹·马奥兹合写的论文中论证的那样,这些情况为检测系外行星大气中的生物特征提供了最佳机会,这与我们邻近行星金星云层中的磷化氢探测的精神一致。我们在康奈尔大学的丽莎·卡尔滕尼格及其合作者最近的一篇论文中完善了我们的计算。如果该行星存在一个科技文明,人们也可以在其大气中寻找工业污染的迹象,正如我在2014年与哈佛大学的亨利·林和冈萨洛·冈萨雷斯-阿巴德进行的后续研究中所证明的那样。
一颗近距离的宜居行星将被潮汐锁定——始终以同一面朝向白矮星,具有永久的白天和黑夜面。事实证明,宜居距离非常接近行星会被白矮星的引力潮汐力摧毁的区域。由于宜居带离这个潮汐破坏距离不是很远,潮汐可能会在行星表面的任何海洋或大气中形成相当大的隆起。
这对我们自己的长期未来意味着什么?随着太阳演变成一颗白矮星,我们的后代可以旨在居住在其残骸附近的宜居带。对于天文学来说,潮汐锁定的行星将提供一个永久黑夜面的好处,可以将望远镜放置在那里不间断地观察黑暗的天空。对于经济来说,白矮星表面将提供核反应堆的效率,而不会产生放射性废物。通过将垃圾倾倒到白矮星表面,人们可以从发射的电磁辐射中获取其引力结合能,其产量几乎与核燃料相当。
鉴于这种观点,可能已经存在一些像我们这样的文明,它们认识到居住在白矮星周围的好处。我们可以通过搜索它们倾倒在白矮星表面的垃圾的光谱特征,或者通过搜索它们行星的大气层中来自它们空调的氯氟烃(CFC)污染来找到它们。在所有工业文明中,最容易检测到的是轻度智能文明的环境影响——那些对它们栖息地不友好的文明。唯一的问题是,这些文明可能会相对较快地自我毁灭,因此数量较少。