首發現死星周圍有巨行星圍繞證據,也許是太陽與海王星未來的樣子

作者 | 發布日期 2019 年 12 月 10 日 15:24 | 分類 天文 , 自然科學 , 航太科技 Telegram share ! follow us in feedly


當太陽系數十億年後走向滅亡,是否有某幾顆行星能在太陽爆炸後倖存?最近科學家首度發現巨行星繞著死星白矮星運轉的證據,也許很久以後,這就是距離太陽最遠的海王星命運。最重要的:科學家發現這顆巨行星活得很好。

根據恆星演化理論,所有恆星都誕生於宇宙氣體塵埃雲(也就是星雲或分子雲),大部分在數百萬年內從原恆星成長為主序帶穩定的恆星。質量越大的恆星壽命越短,至於跟太陽差不多質量的恆星約可存活百億年,之後膨脹成紅巨星,然後因耗盡燃料而坍縮成跟地球差不多大小的緻密白矮星。

過去 20 年來,科學家越來越相信就算生前經歷劇烈爆炸的白矮星已是死星,周圍仍可能有原系統的巨行星倖免於難,繼續繞著白矮星運轉,只是科學家雖然找到過類地行星圍繞白矮星的系統,卻一直找不到巨行星圍繞白矮星的證據。

最近,由英國華威大學與美國瓦爾帕萊索大學天文學家領導的團隊,終於首度發現有巨行星圍繞白矮星公轉的數據。

利用史隆數位巡天(Sloan Digital Sky Survey,SDSS)計畫調查 1 萬顆白矮星的數據,研究人員先挖出這顆距離地球約 2,000 光年的白矮星 WD J091405.30 + 191412.25(簡稱 WD J0914 + 1914),並檢測到氫、氧、硫等物質。

研究主要作者、英國華威大學天文學家 Boris Gaensicke 指出,剛開始基於氫成分認為這是個單純的聯星系統,然而對白矮星系統來說,排放氫、氧、硫元素很不尋常,於是他們進一步利用甚大望遠鏡(VLT)分析恆星周圍的元素,確認其中一顆天體是白矮星,而氫、氧、硫等元素,其實來自白矮星周圍延伸達太陽半徑 10 倍的吸積盤。

由於氫、氧、硫與太陽系的冰巨行星天王星、海王星組成成分相似,研究人員對此表示,該系統可能有顆類海王星的巨行星近距離圍繞白矮星繞旋,每 10 天公轉一圈,由於白矮星溫度高達 28,000℃,導致這顆巨行星大氣層被白矮星以驚人的速度蒸發(每秒蒸發 3,300 噸物質),剝離的氣體變成白矮星周圍的氣體盤。

但這顆巨行星會消失嗎?不用擔心,白矮星自身溫度會持續冷卻,大約 3.5 億年後就冷到無法再蒸發巨行星大氣層,而巨行星依然會活得很好,估計只損失約木星 0.002% 質量。

包括我們的太陽系,一個恆星系統可能包含類地行星、氣態巨行星、冰巨行星等行星,隨著恆星膨脹成紅巨星(見下方影片)、最終留下內核白矮星,我們不知道太陽系有哪些行星能活下來,甚至維持原狀,這項研究能讓我們思考太陽系遙遠未來的景象。

科學家表示,可能還有很多較冷的白矮星也依然帶有巨行星,只是缺乏大量高能光子蒸發行星,因此我們無法利用相同方法找到它們,不過建設中的大型綜合巡天望遠鏡(Large Synoptic Survey Telescope,LSST)或許有其他辦法可以檢測。

新論文發表在《自然》(Nature)期刊。

▲ 太陽 50 億年後變為紅巨星,直逼地球的過程模擬。

(首圖來源:歐洲南方天文台

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