研究發現類木行星可在其恆星死亡后倖存下來

據外媒報道,圍繞一顆死亡恆星運行的氣態巨行星讓人們看到了太陽消亡的預測後果。天文學家發現了第一個被證實的行星系統,它與我們太陽系的預期命運相似。此前天文學家預測太陽在大約50億年後達到其生命的終點。

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研究人員利用夏威夷茂納凱亞的W.M.凱克天文台探測到了這個系統;它由一顆類木行星組成,其圍繞着位於銀河系中心附近的一顆白矮星旋轉。

“這一證據證實了在足夠大的距離上運行的行星可以在其恆星死亡後繼續存在,”澳大利亞塔斯馬尼亞大學的天文學博士后研究員、該研究的主要作者Joshua Blackman說。“鑒於這個系統是我們自己的太陽系的一個類似物,它表明木星和土星可能在太陽的紅巨星階段倖存下來,當它耗盡核燃料並自我毀滅的時候。”

這項研究於10月13日發表在《自然》雜誌上。

“地球的未來可能不那麼美好,因為它離太陽更近,”研究共同作者David Bennett說,他是馬里蘭大學和美國宇航局戈達德太空飛行中心的高級研究科學家。“如果人類想在太陽在其紅色超巨星階段炸毀地球之前搬到木星或土星的一顆衛星上,我們仍然會留在圍繞太陽的軌道上,儘管我們將無法長期依賴來自太陽這個白矮星的熱量。”

白矮星是像太陽這樣的主序恆星在死亡時變成的東西。在恆星生命周期的最後階段,一顆恆星燒掉了其核心中所有的氫,並膨脹成一顆紅巨星。然後它就會自我坍塌,縮小成一顆白矮星,在那裡只剩下一個熱的、密集的核心,通常是地球大小,質量只有太陽的一半。由於這些緊湊的恆星殘骸很小,不再有核燃料來發出明亮的輻射,所以白矮星非常微弱,難以探測。

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凱克天文台的激光導引星自適應光學系統與近紅外相機(NIRC2)配對獲得的高分辨率近紅外圖像顯示,新發現的白矮星的質量約為太陽的60%,它的系外行星倖存者是一個巨大的氣體世界,質量比木星高約40%。

研究小組利用一種叫做引力微透鏡的技術發現了這顆行星,當靠近地球的恆星與更遙遠的恆星瞬間對準時,就會發生這種現象。這就產生了一種現象,來自前景恆星的引力就像一個透鏡,將來自背景恆星的光線放大。如果有一顆行星圍繞着較近的恆星運行,當行星呼嘯而過時,它會暫時扭曲放大的光線。

奇怪的是,當研究小組試圖尋找這顆行星的主星時,他們意外地發現星光不夠明亮,不可能是一顆普通的主序恆星。這些數據也排除了褐矮星作為宿主的可能性。

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“我們也已經能夠排除中子星或黑洞宿主的可能性。這意味着這顆行星圍繞着一顆死星,一顆白矮星運行。”共同作者、塔斯馬尼亞大學天體物理學教授、巴黎天體物理研究所CNRS研究主任Jean-Philippe Beaulieu說:“它提供了一個窺視我們的太陽系在地球消失後會是什麼樣子。”

研究小組計劃將他們的發現納入一項統計研究,以找出還有多少顆白矮星有完整的行星倖存者。

美國宇航局即將開展的任務,即南希·格雷斯·羅曼太空望遠鏡(原名WFIRST),旨在直接對巨行星進行成像,將有助於進一步推動他們的調查。羅曼望遠鏡將能夠對圍繞位於銀河系中心的白矮星運行的行星進行更全面的調查。這將使天文學家能夠確定,類木行星逃脫其恆星的最後日子是否很常見,或者其中相當一部分在其宿主恆星變成紅巨星時被摧毀。

凱克天文台首席科學家John O’Meara說:“這是一個極其令人興奮的結果。今天看到凱克在羅曼開始執行任務時將大規模進行的那種科學的一個例子,真是太好了。”

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