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逃离恒星死亡的木星大小行星

Ars Technica2026年7月11日 12:00

幸存者 目前尚不清楚这颗行星是如何躲过其恒星膨胀为红巨星阶段的。WD 1856 b是唯一被确认的从类似太阳的恒星死亡中幸存下来的行星案例。它是一颗与木星大小相当的行星,围绕着一颗白矮星——这颗白矮星是类似太阳的恒星燃烧后留下的残骸。现在,一组天文学家使用詹姆斯·韦伯太空望远镜首次对这颗行星进行了更近距离的观察,他们发现的结果让这个已经奇特的系统变得更加怪异。 一场疯狂捕食 WD 1856 b是一个意外的发现。天文学家在2020年把TESS观测站对准大约2000颗白矮星。这些恒星是经历过红巨星阶段的类似太阳的恒星留下的残骸,留下一个主要由碳和氧等元素组成的地球大小的物体。TESS团队正在寻找可能横穿这些死去的恒星表面的彗星或小行星等小物体。但他们在WD 1856系统中找到的是一颗气态巨星。康奈尔大学的理论天体物理学家、近期《自然》期刊关于WD 1856 b研究的共同作者克里斯托弗·奥康纳表示:“他们一看就说,这太奇怪了。”白矮星大约比环绕它的气态巨星小七倍。每次行星经过白矮星前面时,它的亮度应该降到几乎为零,但实际上仅下降了约一半。奥康纳认为原因是一个掠过的过境,即行星盘的边缘只是轻轻触碰到恒星的表面。“这是一个非常不太可能的观察角度,”他说,“但这是唯一可以解释我们实际所见的方式。” 更重要的是,行星距离白矮星约0.02天文单位,这与我们关于恒星死亡如何重塑其系统的看法相悖。奥康纳解释道:“当恒星膨胀为红巨星时,它会吞噬内部行星。”然后,在缩小为白矮星的过程中,它失去了大约一半的原始质量,这意味着其引力减弱。“像气态巨星这样的外行星应该向外迁移大约两倍。”然而WD 1856 b显然没有向外迁移,而是靠近了。 这一发现立即让科学界沸腾。奥康纳说:“这让理论天文学家们陷入了疯狂捕食之中。当你发现某种完全离谱、完全在错误的位置、完全与之前对事物的思考方式不一致的东西时,这就是宇宙邀请我们进行创造性思维。” 不过,科学家们首先需要更多数据来进行创造性思维,因此奥康纳的团队预定了詹姆斯·韦伯太空望远镜的时间,进一步观察WD 1856系统中发生了什么。 八分钟的光 JWST的观察是在2023年4月27日进行的,捕捉到了一次仅持续八分钟的过境。观察角度和星体与行星之间异常的大小不匹配构成了一个直接的技术问题。标准的外行星透射光谱学假设较小的行星在更大恒星的表面上完全呈现轮廓,而在这里并非如此。为了克服这个问题,团队开发了新的方程式,以时间变化的方式表述行星覆盖恒星光盘区域的透射光谱。然后,他们修改了POSEIDON,这是一个基于JWST数据重建外行星大气的软件,以考虑掠过的过境几何(该软件由研究的主要作者瑞安·麦克唐纳开发)。 当科学家完成数据分析时,WD 1856 b的气氛显得有些令人惊讶。结果表明,这颗行星被气溶胶雾气笼罩,且其大气中含有甲烷。它的温度也比团队预期的要高得多。WD 1856 b显然向太空释放的能量是它从其凉爽的主恒星那里接收的约25倍。尽管根据奥康纳的说法,其恒星已经死去约60亿年,但这颗行星仍然在发光。奥康纳辩称,这一非凡的温度告诉我们很多关于WD 1856 b历史的信息。 高温 奥康纳表示:“我们原本预计这颗行星的温度大约与木星相当,但实际上并不是。”在距一颗已经冷却了60亿年的白矮星约0.02天文单位的地方,WD 1856 b的温度应介于150至200开尔文之间,接近木星云顶的温度。但实际上,它的温度约为400开尔文。“导致这颗行星发光的原因肯定是内部产生的热量,而不仅仅是从恒星辐射的能量,”奥康纳说。根据团队的说法,这颗行星不可能只是辐射其形成过程中留下的余温。一定有某种东西在某个时刻给它加热。通过行星冷却模型逆推,团队估计了此事发生的时间。由此,科学家们找出了WD 1856 b如此靠近其恒星的最可能原因。团队最初提出了两种竞争的情景来解释WD 1856 b是如何处于其当前轨道的。

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