6500光年外,一顆木星級行星繞白矮星轉,可一瞥太陽系的未來結局

正如地球上的生命依賴太陽的能量一樣,我們太陽系的命運也取決于太陽的存在。作為壽命有限的主序星,太陽也算是步入了中年時期,還有50~60億年就會死亡坍塌,變成一顆「白矮星」。這種轉變將涉及一個劇烈的過程,它將摧毀未知數量的行星。

那麼哪些行星會在太陽死亡后幸存下來呢?沒有人可以說明這場大災難過后,太陽系會變成什麼樣子,尋找答案的一種方法是查看其他類似行星系統的命運。但事實上,從目前已發現的4500多顆系外行星中,只有少數是在白矮星周圍發現的,而這些行星的位置表明它們是在恒星死亡后到達那里的。

不過發表于《自然》雜志上一項研究表明,天文學家發現 一顆木星大小的行星圍繞著距地球約6500光年的白矮星運行。它在其恒星死亡后幸存下來,而其軌道不會因其他行星的移動而改變。通過這顆行星,讓天文學家得以一瞥我們的太陽系在數十億年后的結局。

如何在太空中看到「黑暗」物體?

使用傳統望遠鏡無法「看到」許多遙遠的恒星,但可以使用一種稱為引力微透鏡的技術來檢測它們和其他暗淡的物體。它的原理是物體的引力場(例如白矮星)會扭曲從它后面的恒星發出的光,就像透鏡一樣。如果恒星與地球對齊,天文學家會看到最遠恒星發出的光在圍繞白矮星彎曲時會增強并形成一條曲線,這叫「愛因斯坦環」(Einstein Ring)。隨著恒星偏離軌道,愛因斯坦環逐漸消失。

2010年,新西蘭約翰山天文臺的望遠鏡首次以這種方式觀測到這顆白矮星及其氣態巨行星,它們距離我們大約 6500 光年,但天文學家要弄清楚他們所發現的究竟是什麼還需要數年時間。到2016年澳大利亞塔斯馬尼亞大學天文學家布萊克曼(Joshua Blackman)團隊加入該項目時,已經有更多望遠鏡觀察到了這一透鏡事件,包括夏威夷莫納克亞山上更大、更強大的凱克望遠鏡(口徑10米)。

一顆類似木星的行星!

透過凱克望遠鏡,科學家發現這顆被稱為 MOA-2010-BLG-477Lb的行星,不管是質量還是軌道分離方面,都與木星特別相似,為團隊提供了關于垂死恒星周圍行星幸存者的重要快照。一顆恒星轉變為白矮星需要一個劇烈的階段,在這個階段它變成一個膨脹的「紅巨星」,比以前大數百倍。團隊相信這顆系外行星是幸存了下來:如果它最初離母星更近,它就會被恒星的膨脹吞沒。

當太陽最終變成一顆紅巨星時,它的半徑實際上會向外延伸到地球當前的軌道。這意味著太陽將(可能)吞沒水星和金星,也可能吞沒地球。而木星及其行星預計會存活下來,不過科學家此前并不確定。

但是隨著科學家發現這顆新的系外行星,我們現在可以更加確定木星真的會成功。此外,這顆系外行星位置的誤差幅度可能意味著它與白矮星的距離幾乎是木星目前與太陽的距離的一半。如果是這樣,那就是假設木星和火星會成功的額外證據。

布萊克曼表示,這一發現闡明了當太陽耗盡燃料時會發生什麼。「這是我們第一次發現……一個類似于我們期望在五、六十億年后發生在我們太陽系上的故事。」

天文學家去年使用不同的方法報告發現了另一顆完整的類似木星的行星,稱為 WD 1856 b,它緊密圍繞一顆白矮星運行。但是 MOA-2010-BLG-477Lb 以近三倍于地球和太陽距離的距離環繞其隱藏的恒星外殼,使其成為已知的第一顆占據類木星軌道環繞白矮星的行星。相比之下,WD 1856 b 每1.4天繞其白矮星運行一次,這表明它在恒星死亡后才被拉到當前位置,不過該結論還在討論。

那麼任何生命都可以在這種轉變中幸存下來嗎?

理論上,白矮星周圍存在生命的可能性看起來很小,但機率并不等于零。在最初的幾十億年里,年輕的白矮星可以為最終非常接近它的衛星或行星上的生命提供動力。

據NASA稱,假設地球能夠在太陽猛烈轉變為紅巨星的過程中幸存下來,那麼我們的星球將留在一個與今天截然不同的太陽系中,因為地球會被潮汐鎖定——一半是永夜、一半是永晝,同時地球的水分會被白矮星的紫外線照射快速蒸發。

當白矮星進入后期、逐漸變冷,潮汐力會將地球拉近,地球變得干燥。在那之后,就沒有足夠的輻射來維持任何生命了。但這個轉變過程中會不會有另一種生命形式誕生,科學家也說不準。

不過就當前研究理論,地球上的生命其實只剩10億年左右(太陽光度每十億年增加約10%,屆時地球會進入溫室效應失控階段),然而對于地球上任何生物譜系來說,10億年是相當驚人的,約為地球生命全部存在時間的三分之一(3.5-37.5億年前),人類應該看不到那天吧?

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