美国宇航局的韦伯望远镜研究行星如何在其恒星死亡后生存
美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜为我们提供了对像我们太阳系这样的太阳系远未来的新见解,随着该机构继续揭示宇宙的秘密和我们在其中的位置。数十亿年前,一颗接近其生命终点的类太阳恒星在尺寸上膨胀,成为红巨星,然后喷发其外层,留下一个热的残余核心,称为白矮星。作为红巨星,这颗恒星应该吞没并摧毁任何附近的行星。然而,天文学家发现一颗类木行星WD 1856 b每34小时环绕白矮星公转,距离不到200万英里(300万公里)。为了揭开这颗系外行星如何生存的谜团,国际天文学家团队使用美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜观察类木行星WD 1856 b穿越其宿主恒星的过程,测量了行星的温度并检测了其大气中的分子。他们发现该行星的温度显著高于预期,并确定了它很可能如何在白矮星周围形成了非常紧密的轨道。研究结果为未来类似木星的行星在太阳死亡后的状态提供了一个窗口,时间跨度数十亿年。研究结果于周三在《自然》杂志上发表。WD 1856 b是在2020年被科学家使用美国宇航局的TESS(凌日系外行星勘测卫星)和退休的斯皮策太空望远镜发现的。它环绕白矮星WD 1856+534公转,该星距离地球约80光年。“这颗行星的大小与木星相当,但它所环绕的白矮星的大小与地球相当,因此这颗行星比它的恒星大七倍,”英国圣安德鲁斯大学的首席作者瑞安·麦克唐纳说。WD 1856 b极其靠近其宿主恒星,距离比地球围绕太阳的距离近50倍。如果WD 1856 b原本在该距离上轨道,它在恒星作为红巨星时将被毁灭。它是如何在宿主恒星死亡后仍然存活并最终到达当前的位置的?系外行星WD 1856 b在这位艺术家概念中显示,在其恒星前方以比地球围绕太阳的距离近50倍的距离轨道运行。美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜的观测确定了该行星的温度并检测了其大气中的分子。艺术作品:美国宇航局,欧洲航天局,加拿大航天局,拉尔夫·克劳福德(STScI)这项新研究利用韦伯望远镜观察行星在其恒星前 passing 的过境。这个过境带来了关于行星质量的独特信息,质量在木星的四到十一倍之间。团队还能够确定该行星的温度。在过境期间,恒星的光线部分被阻挡,但红外光的减少程度小于其它波长。其差异是行星自身热量发出的红外光。数据表明该行星的温度约为华氏260度(摄氏126度)——显著高于如果它仅靠白矮星的光源而产生的热量。这一令人困惑的发现结果证明了行星如何达到其当前轨道的关键事实。伊利诺伊州西北大学的合著者克里斯托弗·奥康纳负责追踪行星温度的变化。奥康纳说:“大问题是WD 1856 b是如何到达今天的位置的,存在两种理论。一种是行星在宿主恒星死亡时被吞没,并设法在内部生存。另一种是由于系统中其他物体的引力作用而发生的迁移。白矮星是三重星系统的一部分,伴随恒星可能对WD 1856 b的轨道产生了影响。”研究人员意识到,如今没有能量来源来产生那种热,因此这必须是来自行星在早期经过加热后的残余能量。使用关于WD 1856 b等次恒星物体随时间冷却的模型,结合韦伯的新数据,团队能够推断出其温度在过去的状态,并推测出加热发生的时间。时间是确定加热是由于被红巨星吞没还是在向内迁移期间的关键。他们得出的结论是,最有可能的加热发生在恒星变成白矮星后的30至55亿年之间。在这种情况下,行星在一个安全的宽轨道上,避开了恒星在其毁灭的红巨星阶段,随后才移到了现在的位置。“随着行星向内移动,与白矮星强引力的相互作用使其升温明显,自那时以来一直在降温,”奥康纳说道。来自恒星的光穿过行星的大气,也获取了其化学成分的信息。“我们看到小云粒子和烃的标志,很可能是甲烷,这是我们第一次看到这样的证据。
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