科学家发现环绕死亡恒星残骸的巨行星

围绕白矮星的这一发现表明行星可以在恒星死亡时幸存下来

WD 1856 b

这张插图显示了 WD 1856 b,一颗潜在的木星大小的行星,环绕着它较小的宿主恒星,一颗昏暗的白矮星。

我们现在可能有了直接证据,表明行星可以在其宿主恒星死亡时经历的剧烈动荡中毫发无损地幸存下来。

一项新的研究报告称,天文学家已经发现了完整巨行星环绕超高密度恒星残骸(称为白矮星)的迹象。

有问题的白矮星名为 WD 1856,是一个三星系统的一部分,距离地球约 80 光年。新探测到的木星大小的系外行星候选者 WD 1856 b 比白矮星大七倍左右,每 34 小时绕其一周。


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“WD 1856 b 不知何故非常接近它的白矮星,并设法保持完整,”该研究的主要作者、威斯康星大学麦迪逊分校的天文学助理教授安德鲁·范德堡在一份声明中说

范德堡说:“白矮星的形成过程会摧毁附近的行星,而任何后来过于靠近的物体通常会被恒星巨大的引力撕裂。” “关于 WD 1856 b 如何到达当前位置而没有遭遇其中一种命运,我们仍然有很多疑问。”

同类首例(可能)

范德堡和他的同事使用美国宇航局的凌日系外行星巡天卫星 (TESS) 发现了 WD 1856 b,该卫星通过注意到外星世界凌日(或从航天器的角度穿过其宿主恒星表面)时引起的微小亮度下降来搜寻外星世界。

然后,该团队在美国宇航局的斯皮策太空望远镜于2020 年 1 月退役前不久,使用红外光研究了该系统。斯皮策的数据表明,WD 1856 b 没有发出自身的红外光芒,这表明该物体是一颗行星,而不是一颗低质量恒星或一颗褐矮星,褐矮星是一种介于行星和恒星之间模糊界限的天体。

尽管如此,WD 1856 b 目前仍然是一颗候选行星,等待进一步分析或观测的确认。

考虑到白矮星的形成过程,您不一定会期望白矮星成为 TESS 和其他行星搜寻者的有希望的目标。

当类太阳恒星耗尽氢燃料时,它们会膨胀成红巨星,吞没并焚烧附近轨道上的任何物体。例如,我们自己的太阳将在大约 50 亿年后变成红巨星时摧毁水星、金星,甚至可能是地球。红巨星最终坍缩成白矮星,白矮星通常将我们太阳的质量压缩到一个仅比地球略大的球体中。

因此,可以肯定地说,WD 1856 b 不是在其当前位置形成的;该物体永远无法在 WD 1856 的红巨星阶段幸存下来。事实上,研究小组的计算表明,这颗候选行星一定是在距离恒星比当前位置远约 50 倍的地方诞生的,然后迁移进来。

该研究的合著者、夏威夷国际双子座天文台的助理天文学家徐思怡在同一份声明中说:“我们长期以来就知道,在白矮星诞生后,小行星和彗星等遥远的小天体可能会向内散射到这些恒星。它们通常会被白矮星强大的引力拉开,并变成碎片盘。”

徐说:“这就是为什么当安德鲁告诉我这个系统时,我如此兴奋。” “我们已经看到了行星也可能向内散射的迹象,但这似乎是我们第一次看到一颗完整地完成整个旅程的行星。”

目前尚不清楚是什么给了 WD 1856 b 向内的推动力。团队成员在今天(9 月 16 日)在线发表在《自然》杂志上的新研究中写道,可能性包括来自 WD 1856 系统中其他两颗恒星的推动,以及与闯入的“流浪恒星”的短暂互动。

加州理工学院的行星科学家、合著者朱丽叶·贝克尔在同一份声明中说:“最可能的情况涉及靠近 WD 1856 b 原始轨道附近的几个其他木星大小的天体。”

贝克尔说:“如此大的天体的引力影响很容易产生您需要的使行星向内移动的不稳定性。” “但就目前而言,我们仍然有比数据点更多的理论。”

研究团队成员表示,在 WD 1856 系统中没有发现其他行星,但这并不意味着那里没有行星。

岩石行星幸存者,也有吗?

WD 1856 b 的明显存在对行星科学家和天体生物学家产生了令人兴奋的影响。例如,如果一颗气态巨行星可以在类太阳恒星死亡后幸存下来,然后足够靠近燃尽的残骸以吸收大量热量,那么一颗岩石状的类地世界也可能做到这一点吗?

范德堡和其他研究人员在一篇姊妹论文中研究了这种可能性,该论文今天发表在《天体物理学杂志快报》上。该团队由康奈尔大学研究员丽莎·卡尔特内格和瑞安·麦克唐纳领导,使用计算机建模来模拟美国宇航局即将发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜可能在 WD 1856 的“宜居带”中环绕轨道运行的假想岩石世界中获得的外观。

宜居带是指轨道距离恰到好处的范围,液态水可以在该范围内稳定地存在于世界表面。

研究人员确定,韦伯是一座耗资 98 亿美元的旗舰天文台,计划于2021 年 10 月发射,只需观测五次凌日,就可以在这样一颗行星的大气中发现氧气和二氧化碳的特征。

康奈尔大学卡尔·萨根研究所所长卡尔特内格在同一份声明中说:“更令人印象深刻的是,韦伯只需进行 25 次凌日,就可以探测到可能表明这种世界存在生物活动的气体组合。”

卡尔特内格说:“WD 1856 b 表明行星可能在白矮星的混乱历史中幸存下来。” “在合适的条件下,这些世界可以维持适合生命存在的条件,时间比地球预测的时间尺度更长。现在,我们可以探索围绕这些死亡恒星核心运行的世界的许多新的有趣的可能性。”

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迈克·沃尔 自 2010 年以来一直为 Space.com 撰稿。他关于寻找外星生命的书《外星世界》于 2018 年 11 月 13 日出版。在成为一名科学作家之前,迈克尔曾担任爬行动物学家和野生动物生物学家。他拥有澳大利亚悉尼大学进化生物学博士学位、亚利桑那大学学士学位以及加利福尼亚大学圣克鲁斯分校科学写作研究生证书。

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