首次发现完整行星绕行白矮星 原因成谜

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【大纪元2020年09月18日讯】美国宇航局(NASA)宣布科学家首次发现有一颗完整的行星正在绕行一颗白矮星。白矮星是类似太阳大小的恒星的致密残留物,和地球差不多大。

这次发现的行星编号为WD 1856 b,大约是白矮星WD 1856+534的七倍大小。它以34个小时周期绕行白矮星。这比水星绕太阳公转的速度快60倍以上。这颗行星是利用NASA的凌日系外行星巡天卫星(TESS)发现的。

美国威斯康星大学麦迪逊分校(University of Wisconsin Madison)的Andrew Vanderburg教授说:“不知道通过什么途径,行星WD 1856 b能够保持自身完整的情况下非常接近白矮星。一般而言,白矮星在形成过程中会摧毁附近的行星,而后来靠得太近的天体通常都会被白矮星的巨大引力撕裂。我们仍然对WD 1856 b如何到达其当前位置而又能保持完整有很多疑问。”

这次发现的行星位于天龙座,离地球大约80光年。它绕着一个平静的白矮星运行。这颗白矮星直径约18000公里,年龄高达100亿年,并且是一个三恒星系统的成员。

当类似太阳的恒星能量耗尽时,它会膨胀到原始大小的数百至数千倍,形成一个红巨星。最终,它喷射出恒星气体的外层,损失其质量的80%。剩下的核心变成白矮星。在此过程中,通常会吞没并焚烧附近的天体。

研究团队估计,这次发现的行星原来离白矮星的距离至少要比现在大50倍,才能防止被焚烧殆尽。

“我们早就知道白矮星诞生后,小行星和彗星之类的小物体会被散射并飞向白矮星。它们通常被白矮星的强大引力扯碎。”文章作者之一、美国夏威夷的双子星天文台(Gemini Observatory)的研究员许偲艺说。 “这就是为什么当Andrew(Vanderburg教授)告诉我有关该系统的消息时,我感到非常兴奋的原因。虽然我们知道行星也可能向内散射,但这是我们第一次看到在向内运行过程中保持完整的行星。”

研究团队提出了几种模型可能解释行星WD 1856 b如何进入白矮星附近的椭圆路径。随着白矮星引力持续拉扯行星,会产生巨大的潮汐并耗散其轨道能量。这会导致行星的运行轨迹在未来变得更圆。

文章合作者、美国加州理工学院(California Institute of Technology)的博士后研究员Juliette Becker说:“最有可能的情况是,在WD 1856b的原始轨道附近有另外几个木星大小的行星。这种大行星的引力很容易导致不稳定性,造成行星被向内散射。但是目前,我们的理论还缺乏观测证据。”

其它可能的情况还包括三恒星系统中另外两颗红矮星G229-20 A和B在超过数十亿年的引力拖拽效果,或者是有流浪恒星掠过三恒星系统造成扰动。然而,研究团队不太支持这些模型,因为它们需要经过精密调校的物理条件才能获得与巨大伴侣行星模型相同的效果。

研究团队使用NASA的斯皮策空间望远镜(Spitzer Space Telescope)在红外波段下观察了该系统。如果WD 1856 b是棕矮星一类的低质量恒星,它将自己发出红外光。当研究团队将Spitzer数据与西班牙的加那利大型望远镜(Gran Telescopio Canarias)的可见光观测结果进行比较时,他们发现没有明显的区别。

结合恒星的年龄以及有关该系统的其它信息,研究团队得出结论,WD 1856 b极有可能是一颗不超过木星大小14倍的行星。

目前尚无证据表明系统中还有没有其它行星存在。这颗白矮星非常小,以至于很难捕捉到距离白矮星更远的行星的信号。

研究团队撰写了两篇关于这项新研究的论文,分别发表于2020年9月16日的《自然》和《天体物理期刊快报》上。

责任编辑:林妍#◇

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