像我们的太阳这样的恒星在死后可能仍然支持生命。只有一个问题。
天文学家发现了大量被碎片盘包围的白矮星。这些圆盘是恒星在演化过程中被摧毁的行星的残骸。但是他们发现了一颗完整的木星质量的行星,围绕着一颗白矮星运行。
还有更多的白矮星吗?类地行星可以存在于白矮星周围吗?
白矮星(WD)是曾经像太阳这样大得多的主序星的恒星残骸。当一颗与太阳质量相同的恒星离开主序,它膨胀起来,变成一颗红巨星。
随着红巨星的老化和核燃料的耗尽,它的外层脱落为行星状星云,每个人都在哈勃图像中看到的膨胀电离气体的闪闪发光的面纱。大约10,000年后,行星状星云消散,只剩下一颗白矮星,孤零零地站在所有消失的荣耀的中心。
白矮星它们非常密集和巨大,但只有地球那么大。他们已经抛弃了聚变的生命,只散发出余热。但是,热就是热,白矮星可以有宜居带,尽管它们非常接近。
天文学家非常确定大多数恒星都有行星。但是,当这些行星围绕一颗恒星运行时,它们就处于危险之中,这颗恒星离开了主序,变成了一颗红巨星。这可能会对行星造成严重破坏,吞噬其中一些行星,并通过潮汐破坏将其他行星撕裂。一些白矮星被碎片盘包围,它们只能是恒星行星的残骸,在红矮星阶段被恒星撕成碎片。
但在 2020 年,研究人员宣布在白矮星 WD1054-226 周围宜居带的碎片盘中发现了一颗完整的行星。
如果有的话,几乎可以肯定在某个地方还有其他人。为什么我们没有找到它们?我们发现的第一颗是木星质量的行星,这是否意味着WD系外行星种群由它们主导?
一篇新论文研究了白矮星周围的系外行星问题,并询问为什么岩石白矮星似乎很少见。这篇论文是”WD 1856 b的巨大性质意味着在白矮星周围凌日岩石行星是罕见的。“ 该论文已被接受英国皇家天文学会月刊作者是纽约哥伦比亚大学天文学系助理教授David Kipping。
白矮星寿命长且稳定。因此,尽管它们的宜居带比太阳等恒星周围的区域小得多,但它们仍然存在。从理论上讲,这些宜居带中的行星可以支持生命。
我们所知道的白矮星周围唯一完整的行星是由美国宇航局的TESS航天器探测到的,它是一颗巨星:13.8木星群众。
“鉴于与系外行星人口统计学和理论模拟(”底部沉重“半径分布)所表明的类地行星相比,巨型行星相对稀少,这可能有些令人惊讶,”Kipping解释说。
这种说法可能听起来让读者感到惊讶。快速浏览一下美国宇航局的系外行星目录,就会发现有5,535颗已确认的系外行星。其中1898颗是类似海王星的,1756颗是气态巨行星。其中只有1675个是超级地球,只有199个是地球。
从这个角度来看,Kipping关于系外行星分布是“底部沉重”的说法,这意味着小半径行星比大半径行星更丰富,这似乎令人费解。
但是我们测量的数字并不能反映实际情况。我们用来寻找系外行星的每种检测方法都有自己的选择偏差。简而言之:我们只知道我们发现了什么。我们不知道外面到底有什么。
"...有一个新兴观点木星大小的行星代表了行星人口的少数。因此,在WD周围发现的第一颗凌日行星是一颗巨大的行星,这一事实有些令人惊讶,“Kipping写道。
WD 1856 b可能是唯一确认的白矮星,但还有其他候选者,其中大多数也是木星质量或更高的行星。
对Kipping来说,在白矮星周围发现一颗巨大的气态巨行星是令人担忧的。“隐含的假设是,过境WD岩石行星是罕见的,”Kipping写道。
有充分的证据表明白矮星周围有小型类地行星。但证据来自被摧毁的类地行星的岩石碎片盘。这表明这些行星就在那里,但问题就变成了,在宜居带中是否有任何完整的行星?WD 1856 b的探测是否告诉我们有关类地WD行星存在的任何信息?
有两种方法可以将小行星的证据与WD 1856 b的探测相协调。
首先,没有绝对的理由说明为什么小型岩石行星或巨大的木星+质量行星需要主导WD系外行星的数量。“也许分布在某个半径处翻转,代表最不可能的行星半径,然后又达到峰值,”Kipping写道。可能有无限数量的分布;我们只是还不知道。
调和它的另一种方法很简单。“第二种可能性是WD 1856 b只是侥幸。也许真的存在底部沉重的分布,WD 1856 b大小的系外行星确实不太可能成为第一个在凌日中被发现的系外行星。这是仅使用一个数据点的挑战。
Kipping计算出第一颗WD行星是大质量行星的几率为0.37%。这是极其罕见的,但这并不一定能得出任何可靠的结论。“这当然很有趣,”Kipping写道,“但很难说是压倒性的——在天文学史上,只要有足够的时间,不可能的事件可以而且将会发生。
那么,这给我们留下了什么?我们有一个WD行星探测,它是一个巨大的气态巨行星,但我们在WD周围有多个岩石碎片盘,这些碎片盘一定来自类地行星。WD周围的小岩石行星很少见的假设在哪里?
“由于这些原因,我们不认为我们的假设是以任何信念建立的,”Kipping写道。
也许这只是其中一件事情,虽然很有趣,但只会导致不准确的结论。通常情况下,我们需要更多的数据。“现在中止正在和未来在WD周围寻找类地行星的努力肯定还为时过早。
白矮星系外行星科学才刚刚起步。但它有希望,因为WD是如此稳定和长寿。他们的宜居区也是如此。
白矮星在恒星中是独一无二的,因为它们的半径与地球相同。它们比其他恒星小,这可能有助于探测地球大小的行星。它还可以促进大气研究,包括潜在地探测生物特征,这些生物特征在更大的恒星周围可能更加困难。
Kipping的假设是,类地行星在WD周围是罕见的,这很容易被测试。毫无疑问,有针对性的搜索将开始揭示白矮星周围行星的真实数量。
如果我们在白矮星周围发现更多与地球相似的世界,这将为宜居性开辟另一条途径,并为宇宙中的生命存在开辟更多潜力。