在浩瀚宇宙的演化過程中,當一顆類似太陽的恒星燃盡燃料并走向終結時,它通常會膨脹為紅巨星,吞噬軌道內的一切。然而,一顆名為WD 1856 b的行星打破了這一宇宙常規。作為目前唯一被確認的、在類日恒星死亡后仍幸存的行星,它正圍繞著一顆白矮星運行。近日,天文學家利用詹姆斯·韋伯空間探測器(JWST)對這一奇異的天體系統進行了首次深入觀測,其結果令科學家們大為震驚。
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WD 1856 b的發現實屬偶然。2020年,研究團隊利用凌日系外行星巡天衛星(TESS)觀測了約2000顆白矮星,旨在尋找掠過這些死星表面的小天體。令天文學家意外的是,他們竟在WD 1856系統中發現了一顆氣態巨行星。這顆白矮星的體積僅為環繞其運行的行星的七分之一,但其亮度在行星凌日時卻減半,這表明該行星正在進行一次極罕見的“掠食性”凌日,即只有行星盤的邊緣剪切過恒星表面。
根據常規理論,當恒星演化為紅巨星時,內側行星會被吞沒,而由于恒星在演化為白矮星的過程中會損失約一半的質量,其引力會隨之減弱,理應導致外側的氣態巨行星向外遷徙。但令人困惑的是,WD 1856 b不僅沒有遠離,反而以僅約0.02個天文單位的距離緊貼著白矮星運行。
為了揭開謎團,康奈爾大學的理論天體物理學家克里斯托弗·奧康納(Christopher O’Connor)及其團隊申請了韋伯望遠鏡的時間進行觀測。由于該系統存在特殊的凌日幾何結構,研究人員開發了全新的算法來處理數據。分析發現,WD 1856 b被一層氣溶膠云霧籠罩,大氣中含有約7%的甲烷,且溫度異常之高。數據顯示,該行星向外散發的熱量約為其從恒星接收到的能量的25倍。盡管其宿主白矮星已經冷卻了約60億年,但行星本身卻在持續發光。
研究團隊認為,這種過高的溫度并非形成時的殘余熱量,而是行星在遷徙過程中受熱的證據。通過對行星冷卻模型進行反向推演,研究人員排除了行星在恒星紅巨星階段存活的“共同包絡模型”,轉而支持“高離心率遷徙模型”。這意味著WD 1856 b最初位于更遠的軌道,后來因受到WD 1856系統內另外兩顆遠方伴星的引力擾動,經過數十億年的多次劇烈掠過,才最終陷入當前軌道。
目前,WD 1856 b的大氣成分比例與傳統模型存在差異,這可能導致了冷卻模型預測的偏差。奧康納指出,未來需要針對該行星的大氣特性建立更精準的演化模型。隨著該系統距離地球僅75光年,研究人員希望將其視為一個突破口,尋找更多類似“幸存者”行星,以重塑人類對恒星晚年及其行星系統演化的認知。目前,團隊已獲取了更多后續觀測數據,這一關于宇宙生存與毀滅的探索仍在繼續。
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