
数十亿年前,一颗类太阳恒星步入死亡,在膨胀为“红巨星”吞噬周围行星后,外层瓦解并留下一颗核心残骸──“白矮星”。
理论上,该恒星周围的行星应该已经在膨胀过程中毁灭,但近期刊登于《自然》(Nature)期刊上的一篇研究却发现一颗约为木星大小的系外行星WD1856b,正以每34小时的周期紧密环绕着这颗白矮星。
WD1856b是2020年由美国太空总署的凌日系外行星巡天卫星(TESS)和已退役的史匹哲太空望远镜所发现,距离地球约80光年。这颗行星的大小与木星相仿,但白矮星的大小却只比地球大,因此使得WD1856b比其母星体积还要大。
由英国圣安德鲁大学RyanMacDonald领军的国际团队,利用NASA詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)观测WD1856b通过白矮星前方的“凌日”现象,试图借由光谱精确测量其温度与大气成分。结果“凌日”现象发生时的红外光衰减程度比其他光还小,进一步分析发现该行星温度高达摄氏126度,显著高于白矮星辐射所能给行星的热量。
研究共同作者ChristopherO’Connor指出,这个“残余热能”是解开行星为何能在母星走向红巨星时幸存的关键。
通过模型回推,研究团队研判该行星并未被红巨星吞噬,而是在恒星演化为白矮星后的30亿至55亿年间,才逐渐向内迁徙至现今轨道。在迁徙过程中,行星受到白矮星强大重力的交互作用,产生了剧烈的加热效应,随后才缓慢冷却至今。
此外,韦伯望远镜更首次在死亡恒星周围的行星大气中,检测到云层颗粒及甲烷等碳氢化合物的化学特征。
图为系外巨行星WD1856b的穿透光谱。科学家利用韦伯望远镜分析该行星遮挡白矮星光线的波长变化(白点为观测数据,紫线为拟合模型),并从图表中红色区块的特征,首度确认这颗死里逃生的行星大气中,存在甲烷等碳氢化合物与云层颗粒。
依据现在的恒星模型推测,太阳也将在约50亿年后耗尽燃料膨胀为红巨星,届时水星、金星甚至地球都可能面临毁灭。至于如木星般的气态巨行星命运为何?
WD1856b的存在证明了外围行星或许有机会在恒星死亡后存活,并通过长期的轨道漂移重新定位。MacDonald表示“我们习惯用望远镜回顾过去,但这是我们第一次能够通过围绕一颗类太阳恒星残骸运行的系外行星,来了解太阳系未来可能发生的事情。”