一颗新发现的行星围绕一颗死恒星运行,让我们得以一窥地球的未来

一颗新发现的行星围绕一颗死恒星运行,让我们得以一窥地球的未来

一组天文学家发现了一颗死亡恒星的残骸,即白矮星,还有一颗类似木星的幸存系外行星。

研究团队使用了一种名为微透镜的技术,天文学家等待两颗恒星从地球上完美排列,然后观察远处恒星的光如何受到较近恒星的引力作用而弯曲。

白矮星是逐渐冷却的小恒星,因为它们不再燃烧核燃料。当它们接近死亡时,像我们的太阳这样的恒星会膨胀成一颗红巨星,然后抛出它们的外层,只留下一个小而致密的核心:白矮星。领导这项研究的塔斯马尼亚大学天文学家乔舒亚·布莱克曼说,这个残余物代表了“我们认为太阳系在大约 80 亿年后将会发生什么”。研究结果发表在《自然》杂志上。

布莱克曼表示,随着太阳成长为一颗红巨星,它将“消灭水星和金星,甚至很可能消灭地球”,最后萎缩为一颗白矮星。

微透镜技术需要观察穿过恒星的光线是如何被扭曲的。布莱克曼说,通过观察恒星如何改变经过的光线,天文学家可以弄清“系统的几何形状”,了解恒星的质量以及可能围绕恒星运行的系外行星。

这是一种间接测量方法,但“该团队进行了非常彻底的分析”,研究结果令人信服,亚利桑那大学天文学家兼行星科学家丹尼尔·阿帕伊 (Dániel Apai) 表示,他没有参与这项研究。阿帕伊是美国宇航局外星地球项目负责人,负责系外行星研究。

微透镜实验于 2010 年进行,需要使用望远镜网络,尽管这些数据告诉团队有关恒星及其系外行星的质量,但并未提供直接图像。因此,该团队几年后与夏威夷的凯克天文台(该天文台拥有世界上最大的光学望远镜之一)进行了跟进,试图观察恒星本身。该团队必须等到会合(允许进行微透镜实验)结束,两颗恒星在天空中相距足够远,这样他们才能清楚地看到彼此,从而确定它们的亮度和大小。

布莱克曼说,通过微透镜数据,研究小组“强烈暗示那里有一颗木星质量的行星和一颗恒星”。但令人困惑的是,使用凯克天文台,他们无法发现这颗恒星。

这架望远镜的功率应该足以观测到该距离的任何典型恒星。最终,他们意识到无法探测到恒星并不是设备故障——而是恒星太暗而无法观测。这只剩下几个解释。

“它可能是一颗白矮星……一个黑洞,或者一颗中子星,”布莱克曼说。但微透镜观测显示,该物体的质量应该小于我们的太阳,而且目前还不知道黑洞或中子星如何形成如此小的物体,因此白矮星是迄今为止最好的解释,他说。

布莱克曼表示,未来,研究小组希望利用哈勃望远镜或詹姆斯韦伯太空望远镜直接观察白矮星,这两架望远镜“都能看得足够深的天空,让我们能够直接看到白矮星发出的光”。

但是为什么发现围绕白矮星运行的行星会如此特别呢?

首先,它很罕见。据布莱克曼称,这是首次使用微透镜技术发现白矮星,也是迄今为止在系外行星中发现的第五颗白矮星。

作为一扇观察我们未来的窗户,其他白矮星都不能令人信服地替代太阳。布莱克曼说,其中两颗系外行星距离它们的白矮星非常近——只有水星绕太阳运行距离的一小部分。天文学家不知道它们是如何到达那里的,但我们的行星与太阳的距离远没有那么舒适。

[相关:发现白矮星正在蚕食附近一颗冰冷行星的大气层]

另一颗系外行星围绕着一颗白矮星和一颗脉冲星(或脉动中子星)运行。很酷,但不是我们的后院。最后一颗行星的轨道距离白矮星太远,天文学家甚至不确定它是否属于那颗恒星,布莱克曼说,所以没有一颗行星能很好地匹配。

布莱克曼团队发现的系统是一颗孤星,周围有一颗比木星大 40% 的气态巨星,其轨道与木星大致相同。布莱克曼说,这颗行星似乎“几乎未受影响”地经受住了恒星死亡的考验。这一发现是第一个确凿的证据,证明我们的外行星可以在太阳死亡后幸存下来。

“我们预计木星和土星将在太阳消亡后幸存下来,但我们没有直接证据证明这一点,”布莱克曼说。如果地球在 80 亿年后还没有被毁灭,“它将到处都是熔岩湖,非常不适合居住。”

他说,这次对白矮星的发现是一种试运行,“这是首次利用微透镜探测到白矮星行星”,但借助计划于 2020 年代中期投入使用的罗曼太空望远镜,科学家希望能发现数百颗白矮星。

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