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7月7日报道,科学家借助韦布望远镜,首次详细观测到一颗围绕白矮星运行、并拥有大气层的行星,显示类似太阳的恒星死亡后,外层行星仍可能幸存,为推测太阳系远未来命运提供线索。
新华社报道,英国圣安德鲁斯大学近日发布新闻公报介绍,约50亿年后,太阳将耗尽其核心的氢燃料,膨胀为红巨星,随后它会抛出外层物质,最终演化为白矮星。
在这一过程中,包括水星、金星甚至地球在内的内侧行星可能都将被红巨星吞噬,而关于木星等外侧气态巨行星的最终命运一直存在诸多谜团。
科学家最初于2020年利用凌日系外行星勘测卫星和斯皮策空间望远镜观测到这颗围绕白矮星运行的太阳系外行星WD 1856 b,它距离地球约80光年,大小类似木星,却围绕一颗仅有地球大小的白矮星运行,并且其运行轨道与白矮星距离极为接近。令科学家困惑的是,这颗行星为何没有在恒星演化为红巨星阶段被吞噬。
最新研究中,研究团队借助韦布空间望远镜观测该行星凌日过程,测定其质量约为木星的4至11倍,温度约126摄氏度。研究人员还在其大气中发现了云粒子以及甲烷等碳氢化合物存在的迹象。
研究人员分析认为,这颗行星如今并不存在足以维持高温的能量来源,其热量应是早期留下的“余热”。
结合行星冷却模型和最新观测数据,团队推断,这颗行星最初位于远离恒星的“安全轨道”,在恒星膨胀为红巨星阶段得以幸存。
待恒星演化成白矮星后的约30亿至55亿年间,在该系统内其他天体引力作用下逐渐向内迁移,并在此过程中因白矮星的强大引力而显著升温,随后持续冷却至今。
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研究团队指出,新研究有助理解行星系统在恒星死亡后的长期演化。研究表明,一些幸存行星在恒星“谢幕”后仍可能经历漫长而活跃的演化过程。
这一发现打破了过去学术界对“死亡恒星系统”一片死寂的刻板印象。过去,许多天文学家认为,恒星晚期的剧烈膨胀和随后的物质抛射,会彻底摧毁或驱逐周边的所有行星。
然而,WD 1856 b 的现状证明,即便母恒星已经退场,只要初始距离足够远,外围的气态巨行星不仅能够挺过浩劫,甚至还能在引力的穿针引线下一路“逆袭”,移动到距离死星更近的新轨道上。
从长远来看,这给推测太阳系的最终命运提供了极具价值的参照标本。
当50亿年后太阳走向生命终点、地球等内侧行星被吞噬殆尽时,位于外围的木星和土耳其等气态巨行星,很可能也会像WD 1856 b一样,在冰冷荒凉的宇宙中开辟出一条属于自己的“大迁移”之路。
这颗距离我们80光年的行星,就像是提前为太阳系的外延世界彩排了一场未来图景。
随着韦布望远镜将这颗系外行星的质量、温度乃至大气成分逐一抽丝剥茧,恒星谢幕后的长期演化模型正在得到修正和补充。
尽管WD 1856 b如今只依靠数十亿年前的“余热”维持着126摄氏度的温度,但其大气中云粒子和甲烷的存在,正向人类展示着宇宙在宏大毁灭之后,依然保有复杂而活跃的物理与化学演化可能性。
天体物理学界围绕这一演化机制的讨论,也正在从理论推导走向更扎实的数据实证。
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