藝術(shù)家繪制的一顆軌道外行星表面的白矮星。天文學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了兩顆圍繞兩顆白矮星運(yùn)行的太空候選巨行星。更多的鏡直接拍證據(jù)表明，巨行星可以在它們恒星的攝兩紅巨星階段存活。學(xué)分:uux.cn/馬登/康奈爾大學(xué)
（神秘的顆圍地球uux.cn）據(jù)《今日宇宙》（埃文·高夫）：幾十億年后，我們的繞白太陽(yáng)將變成一顆白矮星。當(dāng)太陽(yáng)躍遷成為恒星殘骸時(shí)，矮星木星和土星會(huì)發(fā)生什么變化？運(yùn)行生命可以繼續(xù)，盡管這些大行星可能會(huì)離太陽(yáng)越來(lái)越遠(yuǎn)。韋伯望遠(yuǎn)
明星以不同的太空方式結(jié)束自己的生命。一些以超新星的鏡直接拍形式終結(jié)，這種災(zāi)難性的攝兩爆炸會(huì)摧毀任何軌道上的行星，甚至使數(shù)光年外的顆圍行星絕育。但只有大質(zhì)量恒星才會(huì)這樣爆炸。繞白
我們的矮星太陽(yáng)沒(méi)有大到足以爆炸成為超新星。相反，它將作為紅巨星度過(guò)一段時(shí)間。紅巨星階段發(fā)生在恒星耗盡氫來(lái)進(jìn)行核聚變的時(shí)候。這是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，天文學(xué)家仍在努力理解。但是紅巨星向太空中釋放出一層層物質(zhì)，這些物質(zhì)被照亮成行星狀星云。最終，紅巨星不復(fù)存在，只有一顆微小但密度極高的白矮星存在于所有被驅(qū)逐物質(zhì)的中間。
研究人員認(rèn)為一些白矮星周圍有碎片盤，從中可以形成新一代的行星。但研究人員也想知道，當(dāng)恒星從主序星過(guò)渡到紅巨星再到白矮星時(shí)，一些行星是否能夠存活下來(lái)。
太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所、戈達(dá)德太空飛行中心和其他機(jī)構(gòu)的研究人員發(fā)現(xiàn)了似乎是兩顆巨大的行星在兩個(gè)不同的系統(tǒng)中圍繞兩顆白矮星運(yùn)行。他們的研究名為“JWST直接拍攝兩顆被金屬污染的白矮星周圍的候選巨行星圖像”，目前已在arXiv上預(yù)印本主要作者是JWST項(xiàng)目副科學(xué)家蘇珊·穆拉利。
理論思考表明，系外行星應(yīng)該存在于白矮星周圍。太陽(yáng)系小行星帶以外的外行星應(yīng)該能夠在恒星從主序星到紅巨星再到白矮星的轉(zhuǎn)變中幸存下來(lái)。但是當(dāng)紅巨星膨脹時(shí)，這個(gè)范圍內(nèi)的恒星將被它吞沒(méi)。在我們的太陽(yáng)系中，太陽(yáng)可能會(huì)完全吞沒(méi)或潮汐瓦解并摧毀水星、金星和地球。甚至可能是火星。

藝術(shù)家對(duì)紅巨星的印象。當(dāng)這些恒星失去質(zhì)量時(shí)，它們會(huì)膨脹并可能包裹住距離太近的行星。致謝:uux.cn/美國(guó)國(guó)家航空航天局/沃爾特·費(fèi)默
幸存下來(lái)的行星可能會(huì)離恒星更遠(yuǎn)，因?yàn)楹阈窃诩t巨星階段會(huì)失去質(zhì)量，引力減弱。
但問(wèn)題是很難探測(cè)到白矮星周圍的行星。盡管有針對(duì)性的努力，天文學(xué)家只發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)行星質(zhì)量的物體圍繞白矮星運(yùn)行。
就目前的情況來(lái)看，穆拉利和她的同事已經(jīng)在白矮星周圍發(fā)現(xiàn)了兩顆候選行星。它們距離它們的恒星大約11.5和34.5天文單位，它們的恒星有53億和16億年的歷史。如果行星和恒星一樣古老，那么MIRI測(cè)光顯示行星的質(zhì)量是木星的1到7倍。它們可能是假陽(yáng)性，但只有3000分之一的概率是這樣。
作者寫道:“如果得到證實(shí)，這些將是第一批直接成像的行星，它們?cè)谀挲g和分離程度上都與我們太陽(yáng)系中的巨行星相似，它們將證明像木星這樣廣泛分離的巨行星在恒星演化中幸存下來(lái)。”
如果研究人員是正確的，并且行星與恒星同時(shí)形成，這是我們對(duì)系外行星和它們所圍繞的恒星的理解的一個(gè)重要飛躍。它還可能對(duì)任何可能圍繞這些行星運(yùn)行的衛(wèi)星上的生命產(chǎn)生影響。
但這一發(fā)現(xiàn)與白矮星的另一個(gè)問(wèn)題有關(guān):白矮星的金屬性。
一些白矮星似乎被金屬污染了，金屬是比氫和氦重的元素。天文學(xué)家認(rèn)為這些金屬來(lái)自小行星帶中的小行星，被巨型行星擾動(dòng)并送入白矮星。作者寫道:“通過(guò)未來(lái)的MIRI成像確認(rèn)這兩顆候選行星將提供證據(jù)，直接將巨行星與白矮星中的金屬污染聯(lián)系起來(lái)。”
天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，多達(dá)50%的具有氫大氣層的孤立白矮星在其光球（恒星的表層）中含有金屬。這些白矮星一定在積極地從周圍環(huán)境中吸積金屬。這些金屬的首選來(lái)源是小行星和彗星。
“在這種情況下，從紅巨星階段幸存下來(lái)的行星偶爾會(huì)擾亂小行星和彗星的軌道，這些小行星和彗星隨后落入WD，”作者寫道。

這位藝術(shù)家的插圖顯示巖石碎片被拉向一顆白矮星。天文學(xué)家認(rèn)為，在WD的洛希極限內(nèi)，巨行星會(huì)干擾小行星和彗星等較小的天體。它們被摧毀了，碎片被帶到了恒星的表面。致謝:uux.cn/美國(guó)國(guó)家航空航天局、歐空局、約瑟夫·奧姆斯特德
天文學(xué)家一直在努力尋找WDs周圍的行星。在白矮星周圍尋找行星的主要方法不是很有效。開普勒和苔絲使用的凌日方法是無(wú)效的，因?yàn)閃Ds是如此微小和暗淡。另一種方法是徑向速度法。它能感知恒星如何因行星的影響而擺動(dòng)。它測(cè)量恒星光譜因擺動(dòng)而發(fā)生的變化。然而，WDs的光譜幾乎毫無(wú)特色，難以檢測(cè)到徑向變化。
但是現(xiàn)在我們有了JWST。
研究人員在他們的論文中寫道:“JWST的紅外能力提供了一個(gè)獨(dú)特的機(jī)會(huì)，可以直接對(duì)圍繞附近WDs運(yùn)行的木星質(zhì)量的行星進(jìn)行成像。”
只要行星離恒星足夠遠(yuǎn)，JWST就足以在不使用日冕儀的情況下直接對(duì)小恒星周圍的大型行星進(jìn)行成像。穆拉利和她的同事解釋說(shuō):“利用JWST超高的分辨率，有可能在不使用日冕儀的情況下，直接對(duì)距離附近WDs只有幾個(gè)天文單位的行星進(jìn)行成像。”
這項(xiàng)工作的一部分是確定點(diǎn)源。在天文學(xué)中，點(diǎn)光源是單一的、可識(shí)別的光源。與之相對(duì)的是解析源或擴(kuò)展源。研究人員必須確信他們?cè)诎装侵車吹降氖屈c(diǎn)光源，在這種情況下最有可能是行星。他們寫道:“我們預(yù)計(jì)這些光源會(huì)以點(diǎn)光源的形式出現(xiàn)，在較長(zhǎng)的波長(zhǎng)下亮度會(huì)增加。”
為了確定他們看到的是否是點(diǎn)源，天文學(xué)家使用了一種稱為參考差分成像的過(guò)程。這是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，但基本上，它涉及到從圖像中減去來(lái)源。它在尋找靠近恒星的行星時(shí)特別有效。

研究中的這個(gè)數(shù)字解釋了一些發(fā)現(xiàn)。每一排都是獨(dú)立的白矮星和行星候選星。在頂行中，北部的大天體是與研究無(wú)關(guān)的背景星系。研究人員對(duì)候選恒星和候選巨行星進(jìn)行了減法和加法運(yùn)算。鳴謝:uux.cn/穆拉利等人2024年
上圖顯示了該團(tuán)隊(duì)如何處理圖像，減去白矮星和候選行星，并將行星識(shí)別為點(diǎn)源。作者寫道:“在這兩種情況下，候選對(duì)象都被徹底刪除，這表明它本質(zhì)上是點(diǎn)源的。”研究人員檢查了四顆獨(dú)立的白矮星，其中只有兩顆有候選系外行星。
作者寫道:“如果得到證實(shí)，這兩顆候選行星提供了具體的觀測(cè)證據(jù)，表明像木星這樣的外部巨行星在低質(zhì)量恒星的演化中幸存下來(lái)。”證實(shí)也將支持25%-50%的白矮星擁有大型行星的想法。這是理解上的一大進(jìn)步。
但不幸的是，這些結(jié)果無(wú)法回答另一個(gè)問(wèn)題:大型行星是否負(fù)責(zé)將碎片送到白矮星表面？穆拉利和她的合著者寫道:“然而，在沒(méi)有進(jìn)一步觀察的情況下，對(duì)這些行星的確認(rèn)不足以完全證實(shí)大質(zhì)量巨行星是吸積的驅(qū)動(dòng)力。”
這個(gè)問(wèn)題的答案只能來(lái)自對(duì)更多白矮星的觀測(cè)，尤其是對(duì)JWST的觀測(cè)。希望我們不用等太久。

(責(zé)任編輯：探索)