
‘恒星的死亡不是终点’: 詹姆斯·韦伯太空望远镜窥视一颗围绕死星运行的奇异外星系的太阳系命运
外星行星 WD 1856 b 围绕其死星(图片来源:罗伯特·利亚的插图)天文学家使用詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)观察了一颗围绕白矮星(死星)运行的奇特气体巨行星,该星位于大约 80 光年之外。这个“生命在死亡之后”的系统给科学家们提供了一个预示,即在大约 60 亿年后,当太阳耗尽其核心的氢、脱去外层,并留下一个冒烟的白矮星残余时,太阳系可能会是什么样子。在这一变化的最终阶段之前,我们的星星将会变成红巨星,半径膨胀数倍,吞噬包括地球在内的内部岩石行星,但会遗留外行星——尽管不可逆转地改变它们。反映这一点的是,这项研究中心的白矮星被一颗与木星大小相当的外星行星 WD 1856 b 所围绕。当 WD 1856 b 绕着其死去的母星运行时,它会穿越或“过境”这颗白矮星,称为 WD 1856+534。通过使用 JWST 观察这些过境,团队能够测量这颗类木星行星的质量和温度,同时观察其大气组成。令他们惊讶的是,他们发现 WD 1856 b 的温度比预期的要热。他们还发现这颗行星是如何拥有如此紧密的轨道围绕其主办白矮星。“我们习惯于使用望远镜回望过去,但这是我们第一次能够展望太阳系外行星在类太阳恒星残余周围可能发生的事情;这就像使用时间机器窥视我们太阳系的遥远未来,”来自苏格兰圣安德鲁斯大学的团队负责人瑞安·麦克唐纳在声明中说。“这仅仅是我们使用韦伯望远镜探索围绕死星运行的行星的开始,寻找进一步围绕白矮星运行的行星的工作正在继续。”“我们的结果表明,恒星的死亡并不是终点——一些行星在其恒星死亡后经历着生机勃勃的未来。”团队的研究在 7 月 何日发表在《自然》杂志上。幸存的行星是一个真正的奇葩气体巨行星 WD 1856 b 是由 NASA 的外行星猎手 TESS(过境外行星勘测卫星)和斯皮策空间望远镜于 2020 年首次发现的。TESS 通过监测它们过境时造成的星光微小波动来检测外行星,阻断星光。这是首次发现紧密围绕白矮星运行的完整行星。WD 1856 b 明显突出的一点是它与白矮星宿主的轨道距离是多么接近。它的轨道约为地球绕太阳轨道的 2%,完成一个周期仅需 1.4 个地球日。“这颗行星非常特别。它的大小接近木星,但它绕行的白矮星大小与地球相当,因此这颗行星的体积是其恒星的七倍,”麦克唐纳说道。这颗行星不可能一直在如此紧密的轨道上。如果是这样的话,当这颗恒星变成红巨星并脱去其膨胀的外层,留下白矮星时,它会被毁灭。展示 NASA 外行星猎手 TESS 的插图。(图片来源:罗伯特·利亚(通过 Canva 制作))“大问题是 WD 1856 b 是如何来到现在这个位置的,有两种理论,”来自西北大学的团队成员克里斯托弗·奥康纳说。“一种是行星在宿主星死亡时被吞噬并在内部存活下来。另一种是由于系统中其他物体的引力效应发生了迁移。该白矮星是一个三重星系统的一部分,外部伴星可能影响了 WD 1856 b 的轨道。”使团队能够区分这些迁移机制的线索是 WD 1856 b 的温度,260 华氏度(127 摄氏度)比它仅仅依靠来自母白矮星的光来获取热量的情况下要高出大约 240 华氏度。由于没有能量可用来将这颗行星加热到这些温度,团队推测,这个温度必须是之前被红巨星吞噬或者在向内迁移过程中的残留效应。通过观察行星的质量在木星的四到 11 倍之间,团队能够模拟它随着时间的推移如何冷却。 WD 1856 b 安全地远离其母星,看着它转变为红巨星并摧毁其内部行星系统(图片来源:罗伯特·利亚(通过 Canva 制作))麦克唐纳和同事们确定,WD 1856 b 可能在大约 30 亿至 55 亿年前被加热。它的宿主恒星已经是白矮星了比这更久,这意味着外行星在恒星的破坏性红巨星阶段是安全的,并在之后才进入其紧密轨道。“随着行星向内移动,它与白矮星强大的引力相互作用的过程使得温度上升。
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