恒星死亡后的生命？生命如何在环绕白矮星的行星上发生

By Keith Cooper

published June 18, 2024

Search for Life

    在它们的白矮星宿主恒星前系外行星的过境可能揭示水的存在。

因为任何潜在的可能环绕它们的宜居行星白矮星会是大约同样大小的。 (Image credit: NASA and ESA)

    行星可以存活它们的恒星的死亡并变得能够支持生命 - 现在天文学家将去狩猎它们。

    恒星不会永远存活包括太阳。大约50亿年后，地球的恒星将开始耗尽它的核中经由核聚变来产生能量的氢供应。然后，太阳的核将开始收缩，增加的温度以便在它的外层中的氢能点燃将造成太阳 - 以及其它它一样的恒星当它们达到这个阶段时 - 来膨胀成一颗红巨星的聚变反应。

    红巨星阶段对附近的任何行星都是坏消息。在我们的太阳系中，膨胀的太阳将吞噬水星、金星，可能的地球。

    更远的行星会更好。距离它们的恒星比地球距离太阳更远五到六倍的世界将被膨胀的恒星加热，融化它们的冰层并形成表层海洋并潜在的生命。在我们的太阳系中，木星的冰冷卫星如木卫二和木卫三，会处于这样的首要位置。

    但这是一件好事。太近它们的水将蒸发。太远在外世界将仍然冻结。从本质上讲，金发姑娘的宜居带将从一颗膨胀的恒星中移出，一颗行星或冰冷的卫星将不得不居住这个区域来有发展液态水的机会。

    这颗红巨星将继续演化。最终所有的聚变反应将停止，恒星的蓬松外层将被驱逐，只留下恒星的致密的核，被称为一颗白矮星。

    白矮星生来热的并明亮的照耀，但它们也微小的，大约地球的大小。它们小尺寸意味着它们总共不辐射太多的热。围绕这些奇异天体之一运行的行星将需要距离白矮星约930000英里（150万公里），大约是地球到太阳距离的1%能足够温暖来宿主液态水。

    这里躺着问题。所有附近的行星很久以前会已经被深炸和吞噬，现在已经融化的外部行星和卫星将离白矮星太远不能支撑地表水。

如此，如何能够将一颗行星从数亿公里外转移到新的、近距离的金发姑娘区呢？

    威斯康星大学麦迪逊分校的朱丽叶·贝克尔在一份声明中说，“这是一段危险的旅程”。她指出，“对来存活这个过程的海洋是很难的，但这是可能的”。

    贝克尔在6月初的美国天文学会第244次会议上讨论了从我们的角度来看系外行星如何可能在这个过程中存活并随后经由“过境”--穿过它们的宿主恒星表面的通道被探测到。她解释说，将一颗行星移动更靠近白矮星的机制叫潮汐迁移。

    “在潮汐迁移中，系统中行星之间的一些动态不稳定性把它们中一个行星放进一个高偏心率轨道，就像一个彗星一样，在那里它非常靠近系统中的中心体摆动并然后又远出在外”。

    这颗迁徙的行星不会在这个彗星一样的轨道中呆太久。引力起一个来变圆它的路径并保持行星靠近白矮星的作用。正是在这里是天文学家可以发现它们的过境的地方。

    一个注意是，白矮星似乎并不是系外行星活动的一个温床。今年早些时候，詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）围绕白矮星观测到两颗候选行星，但在总体上它们一直稀少的。这些候选者没有一个过境它的白矮星。

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    如果一颗行星确实过境它的白矮星，那么过境光谱学——观察行星的大气层在一个过境期间吸收和过滤掉某些波长的星光——可以揭示该行星大气层中水的存在。对过境常规恒星的系外行星这样的测量已经被做出，但对一颗白矮星这样做实际上证明更容易。

    贝克尔说，“白矮星是如此之小和如此无特征以至于如果一颗类地行星在它们面前过境，你实际上可以做一个特征化它的大气层的更好工作，这颗行星的大气层将有一个远更大、更清晰的信号，因为你正在看到的光中的一个更大部分正好穿过你要来研究的”。

    当然，水不是一个生命的保证，但甚至以前冻结的世界被它们的恒星的死亡呈现适合居住然后被拉进一个紧密围绕那颗死去的恒星的紧密轨道在那里它们能仍然宜居的可能性赋予天体生物学家一个其中来考虑外星生命的新舞台。这样一个世界将是一个“凤凰”世界的终极案例，并证明在恒星死亡后能有生命。

    贝克尔有一篇描述她的研究搜索过境白矮星的宜居行星的论文目前正在接受同行评审。