这张插画描绘的是,在新发现的恒星系统中,一块行星碎片绕着一颗白矮星公转。
插图:UNIVERSITY OF WARWICK/ MARK GARLICK
 
撰文:CATHERINE ZUCKERMAN
 
  1995年,地面上的一架望远镜收到了来自几百光年外的一个微弱信号,一个长期悬而未决的问题有了答案。这架望远镜探测到第一颗地外行星绕着与太阳类似的恒星公转。这个破天荒的发现,证明了太阳系之外确实存在行星,而且还暗示存在更多系外行星。
 
  此后,天体物理学家在银河系中确认了将近4000颗系外行星绕着恒星公转。与我们的太阳一样,这些恒星也大多处在生命周期中的主序星阶段。这一阶段持续数十亿年,在此期间,恒星健康地燃烧着,发光发热。
 
  但最近,研究人员又发现一颗行星体近距离地绕着一颗白矮星公转,而白矮星是燃烧殆尽、濒临死亡的恒星。上周,该研究成果发表在了《科学》上。这一系列发现史无前例,让我们得以一窥将来太阳开始死亡时我们地球宿命。
 
  在英国华威大学天体物理学家Christopher Manser的带领下,这支团队运用光谱学的方法,收集并分析了来自白矮星周围气体盘光线的不同波长,从而发现了这颗岩质天体。这是该方法首次用于鉴别绕白矮星公转的行星体。
 
  Christopher Manser在邮件中介绍,该团队使用位于西班牙的加那利大型望远镜,观测“气体盘中的钙所发出的光的颜色,然后,每隔两到三分钟收集一次光谱。”当气体盘与地球的距离忽近忽远时,光线会发生微妙变化。研究人眼运用这种技术探测到了这种变化。这种色移叫作“多普勒摆动(Doppler wobble)”,类似于声学上的“多普勒效应”,比如火车进站时汽笛声发生的变化。
 
  “就我们的探测而言,我们根据这种颜色变化,鉴别出有一颗行星体在气体盘中公转,周期为2小时。”该团队将这颗天体归类为行星体是因为它的尺寸相对较小。
 
行星重构
 
  科学家研究系外行星的一大部分原因是为了更多地了解我们太阳系的演化。如果正如Manser所想,这颗行星体曾经与地球类似,那么,结局无疑很冷酷。
 
  当这颗行星体所环绕的恒星开始耗尽燃料并膨胀时,正如多数与太阳一样的恒星到达生命终点时那样,其巨大的引力会撕裂任何较近的行星,使行星只剩下岩质内核,并产生碎屑盘。Manser怀疑,我们的地球也将面临相似的命运。
 
  他说:“大约五十亿年后,当太阳最终耗尽燃料并膨胀时,它将吞没水星、金星,并很可能吞没地球。不过,火星、木星、土星和小行星带上的天体,可能会在整个过程中幸存下来,不过,它们的公转轨道会稍微变大一些,因为它们中的某些天体会丧失质量,而太阳最终也会变成一颗白矮星。”
 
  不过,据天体物理学教授、美国康奈尔大学卡尔萨根研究所所长Lisa Kaltnegger(并未参与本研究)说,这事儿可能还有光明的一面。如果绕白矮星公转的行星体发生碰撞,它们最终可能会合并成为新的、稳定的行星。她对这种可能性的研究表明,这种重构的行星甚至可能是宜居的。
 
  她在邮件中写道:“当白矮星进一步冷却之后,我们已经发现,此类行星能够维持温和的条件长达几十亿年。”举个例子,尽管这颗新行星诞生之处可能会丧失表面的水,但携带水的彗星可能会撞击这颗行星,带来生命之源。因此,她说:“与炎热干涸的死亡星球不同,最终形成的行星上,生命可能会从头来过。”
 
  “这篇研究论文先定了调,确定了年轻白矮星周围的行星体如何变成行星。”
 
  眼下,Manser希望把这种光谱学方法用于研究其它拥有气体盘的恒星系统。它们可能包含更多行星体,能帮我们填补我们对行星生命周期的理解空白,他说:“下一步,我们将搜寻更多这类行星。”
 
(译者:mikegao)
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