一幅插圖顯示了一個類似木星的世界圍繞著一顆死亡的旋轉(zhuǎn)矮星運(yùn)行。（圖片來源:uux.cn/Robert Lea（與Canva共同創(chuàng)作））
（神秘的斯韋死星地球uux.cn）據(jù)美國太空網(wǎng)（羅伯特·李）：詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡（JWST）已經(jīng)證明自己擅長通過對超遠(yuǎn)距離的物體進(jìn)行成像來窺視過去，但一項新的伯太突破可能會使這臺強(qiáng)大的儀器幾乎像一個科學(xué)水晶球一樣，凝視著太陽系的空望遙遠(yuǎn)未來。
JWST預(yù)言了兩顆太陽系外行星或“系外行星”可能罕見的遠(yuǎn)鏡運(yùn)行直接方向，它們圍繞兩顆不同的地探的系死星或“白矮星”運(yùn)行
這些行星不僅與太陽系氣體巨星木星和土星非常相似，而且白矮星也與太陽的兩顆命運(yùn)相似。當(dāng)太陽自身轉(zhuǎn)變?yōu)榘装菚r，圍繞外行這種變化可能會摧毀太陽系內(nèi)部的詹姆行星——一直到木星。
“在白矮星周圍發(fā)現(xiàn)的斯韋死星行星非常少。這兩顆候選行星的伯太非凡之處在于，它們在溫度、空望年齡、遠(yuǎn)鏡運(yùn)行質(zhì)量和軌道間距方面比以前發(fā)現(xiàn)的地探的系任何行星都更接近我們太陽系外圍的行星，”該研究的兩顆主要作者、太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所的天文學(xué)家蘇珊·穆拉利告訴Space。“這讓我們第一次有機(jī)會看到行星系統(tǒng)在其恒星死亡后的樣子。”
我們未來的快照
這些候選行星是由JWST的中紅外儀器（MIRI）直接觀測到的，它們圍繞白矮星WD 1202-232和WD 2105-82運(yùn)行。一顆候選系外行星距離其白矮星宿主的距離約為地球和太陽距離的11.5倍。另一個候選者離它死去的恒星母體更遠(yuǎn)，距離大約是我們行星和恒星之間距離的34.5倍。
這些行星的質(zhì)量目前尚不確定，穆拉利及其同事估計它們是太陽系中最大行星木星的1至7倍。
大約50億年后，當(dāng)太陽耗盡其核心發(fā)生的核聚變過程的燃料供應(yīng)時，它將膨脹為一顆紅巨星。然而，核聚變將繼續(xù)在其外層進(jìn)行。這將看到我們恒星的外層延伸到火星，吞噬水星、金星、地球，可能還有紅色星球本身。最終，這些外層將冷卻，留下一個悶燒的恒星核心，現(xiàn)在是一顆白矮星，周圍是耗盡的恒星物質(zhì)的行星狀星云。
然而，這些系外行星探測暗示了當(dāng)太陽死亡時，火星以外的行星，氣態(tài)巨行星木星和土星可能會發(fā)生什么。
穆拉利說:“我們的太陽預(yù)計將在50億年后變成一顆白矮星。”“我們預(yù)計恒星死亡后，行星會向外漂移，進(jìn)入更寬的軌道。因此，如果你把這些候選行星的時間往回?fù)埽銜l(fā)現(xiàn)它們的軌道間距與木星和土星相似。
“如果我們能夠確認(rèn)這些行星，它們將提供直接證據(jù)，證明像木星和土星這樣的行星可以在其宿主恒星死亡后幸存下來。”

JWST儀器MIRI在其白矮星周圍看到的兩顆系外行星。（圖片來源:uux.cn/穆拉尼等人，2024年）
此外，這一發(fā)現(xiàn)的核心白矮星被比氫和氦更重的元素污染，天文學(xué)家稱之為“金屬”。這可能暗示了太陽死亡后火星和木星之間的小行星帶中的天體會發(fā)生什么。
穆拉利解釋說:“我們懷疑這些巨大的行星將彗星和小行星帶到了恒星表面，從而導(dǎo)致了金屬污染。”“這些行星的存在加強(qiáng)了金屬污染和行星之間的聯(lián)系。由于25%至50%的白矮星顯示出這種污染，這意味著巨大行星在白矮星周圍很常見。”
因此，任何在太陽死亡后幸存下來的小行星都可能發(fā)現(xiàn)自己被木星和土星擊中。
這一雙重發(fā)現(xiàn)令人印象深刻，超出了它對我們行星系統(tǒng)未來的預(yù)測——它也只是代表了一項罕見的科學(xué)成就。
一次罕見的直接系外行星探測
自20世紀(jì)90年代中期發(fā)現(xiàn)第一批系外行星以來，天文學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了大約5000顆太陽系外的行星。根據(jù)行星協(xié)會的數(shù)據(jù)，截至2020年4月，這些系外行星中只有50顆是通過直接成像發(fā)現(xiàn)的。
這是因?yàn)閬碜匀绱诉b遠(yuǎn)距離的行星的任何光線通常都會被該行星母星的強(qiáng)光淹沒，這使得直接發(fā)現(xiàn)系外行星就像看到一只螢火蟲停在點(diǎn)亮的燈塔上一樣。
因此，通常通過它們對恒星光線的影響來觀察系外行星，要么通過它們穿過恒星表面時導(dǎo)致光輸出下降，要么通過行星引力牽引恒星時產(chǎn)生的“擺動”運(yùn)動來觀察。
穆拉利說:“我們直接拍攝了這兩顆系外行星的圖像，這意味著我們拍攝了它們的照片，并看到了行星本身產(chǎn)生的光。”“大多數(shù)已發(fā)現(xiàn)的系外行星都是使用凌日法或通過測量恒星的運(yùn)動發(fā)現(xiàn)的。這些間接方法傾向于更接近恒星的行星。直接成像更好地發(fā)現(xiàn)離恒星更遠(yuǎn)的行星，軌道間距更大。”
她解釋說，通過直接發(fā)現(xiàn)這些行星，JWST開啟了進(jìn)一步研究這些世界的可能性；科學(xué)家現(xiàn)在可以開始調(diào)查行星大氣的成分等問題，并直接測量它們的質(zhì)量和溫度。
穆拉利補(bǔ)充說，她和她的團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)的這些系外行星并非都在意料之中，這些怪癖可能會改變天文學(xué)家對這些系外行星的總體看法。
或者，目標(biāo)世界的奇怪特征可以為長期尋找的系外衛(wèi)星提供誘人的線索。
“如果這些是行星，那么令人驚訝的是，它們在中紅外波段并不像我們預(yù)期的那樣呈紅色。考慮到它們的年齡和15微米的亮度，JWST在5微米和7微米收集的光量比我們預(yù)期的要亮，”穆拉利總結(jié)道“這可能會挑戰(zhàn)我們對系外行星大氣物理和化學(xué)的理解。
“也可能意味著有另一個光源，比如繞行星運(yùn)行的受熱衛(wèi)星。”
該團(tuán)隊的研究成果以預(yù)印本形式發(fā)布在研究資源庫網(wǎng)站arXiv上。

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