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类木行星可在其恒星死亡后幸存下来 揭示太阳系的未来

类木行星可在其恒星死亡后幸存下来 揭示太阳系的未来

类木行星可在其恒星死亡后幸存下来 揭示太阳系的未来

类木行星可在其恒星死亡后幸存下来 揭示太阳系的未来

类木行星可在其恒星死亡后幸存下来 揭示太阳系的未来

(蜘蛛网eeook.com报道)据cnBeta:外媒报道,围绕一颗死亡恒星运行的气态巨行星让人们看到了太阳消亡的预测后果。天文学家发现了第一个被证实的行星系统,它与我们太阳系的预期命运相似。此前天文学家预测太阳在大约50亿年后达到其生命的终点。

研究人员利用夏威夷茂纳凯亚的W.M.凯克天文台探测到了这个系统;它由一颗类木行星组成,其围绕着位于银河系中心附近的一颗白矮星旋转。

“这一证据证实了在足够大的距离上运行的行星可以在其恒星死亡后继续存在,”澳大利亚塔斯马尼亚大学的天文学博士后研究员、该研究的主要作者Joshua Blackman说。“鉴于这个系统是我们自己的太阳系的一个类似物,它表明木星和土星可能在太阳的红巨星阶段幸存下来,当它耗尽核燃料并自我毁灭的时候。”

这项研究于10月13日发表在《自然》杂志上。

“地球的未来可能不那么美好,因为它离太阳更近,”研究共同作者David Bennett说,他是马里兰大学和美国宇航局戈达德太空飞行中心的高级研究科学家。“如果人类想在太阳在其红色超巨星阶段炸毁地球之前搬到木星或土星的一颗卫星上,我们仍然会留在围绕太阳的轨道上,尽管我们将无法长期依赖来自太阳这个白矮星的热量。”

白矮星是像太阳这样的主序恒星在死亡时变成的东西。在恒星生命周期的最后阶段,一颗恒星烧掉了其核心中所有的氢,并膨胀成一颗红巨星。然后它就会自我坍塌,缩小成一颗白矮星,在那里只剩下一个热的、密集的核心,通常是地球大小,质量只有太阳的一半。由于这些紧凑的恒星残骸很小,不再有核燃料来发出明亮的辐射,所以白矮星非常微弱,难以探测。

凯克天文台的激光导引星自适应光学系统与近红外相机(NIRC2)配对获得的高分辨率近红外图像显示,新发现的白矮星的质量约为太阳的60%,它的系外行星幸存者是一个巨大的气体世界,质量比木星高约40%。

研究小组利用一种叫做引力微透镜的技术发现了这颗行星,当靠近地球的恒星与更遥远的恒星瞬间对准时,就会发生这种现象。这就产生了一种现象,来自前景恒星的引力就像一个透镜,将来自背景恒星的光线放大。如果有一颗行星围绕着较近的恒星运行,当行星呼啸而过时,它会暂时扭曲放大的光线。

奇怪的是,当研究小组试图寻找这颗行星的主星时,他们意外地发现星光不够明亮,不可能是一颗普通的主序恒星。这些数据也排除了褐矮星作为宿主的可能性。

"我们也已经能够排除中子星或黑洞宿主的可能性。这意味着这颗行星围绕着一颗死星,一颗白矮星运行。"共同作者、塔斯马尼亚大学天体物理学教授、巴黎天体物理研究所CNRS研究主任Jean-Philippe Beaulieu说:“它提供了一个窥视我们的太阳系在地球消失后会是什么样子。”

研究小组计划将他们的发现纳入一项统计研究,以找出还有多少颗白矮星有完整的行星幸存者。

美国宇航局即将开展的任务,即南希·格雷斯·罗曼太空望远镜(原名WFIRST),旨在直接对巨行星进行成像,将有助于进一步推动他们的调查。罗曼望远镜将能够对围绕位于银河系中心的白矮星运行的行星进行更全面的调查。这将使天文学家能够确定,类木行星逃脱其恒星的最后日子是否很常见,或者其中相当一部分在其宿主恒星变成红巨星时被摧毁。

凯克天文台首席科学家John O'Meara说:“这是一个极其令人兴奋的结果。今天看到凯克在罗曼开始执行任务时将大规模进行的那种科学的一个例子,真是太好了。”

相关报道:太阳消亡了会怎样?木星仍能幸存下来

(蜘蛛网eeook.com报道)据新浪科技:一颗巨大的气体行星环绕一颗死亡恒星运行,这让我们有机会窥探未来太阳死亡的预期结果。目前,天文学家发现了一个神秘行星系统,经证实它可能与太阳系的未来命运十分相似,即太阳在大约 50 亿年后将到达生命终点。

研究人员使用 W.M。 凯克天文台探测到该行星系统,它是由一颗类似木星的行星组成,其轨道类似木星,环绕着我们银河系中心附近的一颗白矮星旋转,考虑到这个行星系统与太阳系十分相似,暗示着木星和土星可能会在太阳进入红巨星阶段幸存下来,那时的太阳核燃料将耗尽并走向自我毁灭。

相比之下,地球的未来可能不会这样幸运,因为它距离太阳太近了,如果未来太阳进入红巨星阶段,地球将面临着毁灭威胁,人类可以搬到木星或者土星的某颗卫星,这样的卫星仍能环绕太阳运行,但是在太阳从红巨星演变至白矮星的阶段,我们无法获得太阳的热量。

白矮星是像太阳这样的主序星死亡后的样子,在恒星生命周期的最后阶段,一颗恒星将燃耗其核心所有氢物质,并膨胀成一颗红巨星。然后它会坍缩成一颗白矮星,剩下的是一个炽热、密度很大的核心,通常是地球大小、质量是太阳的一半。由于这些致密的恒星尸体体积很小,而且不再有能释放明亮辐射的核燃料,所以白矮星非常微弱,很难被探测到。

目前,凯克天文台激光导星自适应光学系统和近红外相机 (NIRC2) 获得的高分辨率近红外图像发现,一颗白矮星的质量是太阳质量的 60%, 该行星系统中幸存了一颗巨大气体行星,其质量比木星大 40%。

研究小组发现这颗行星使用了一种被称为引力微透镜的技术,该技术应用于接近地球的恒星和较远恒星瞬间对齐的时候,此时产生一种现象,来自前景恒星的引力就像一个“引力透镜”,放大了来自背景恒星的光线。如果有一颗行星环绕较近恒星运行,当行星运行掠过恒星的视角前方时,会暂时扭曲放大背景恒星的光线。

有趣的是,当研究小组试图寻找这颗行星的主序星时,意外地发现该恒星的亮点不足以成为一颗普通的主序星,观测数据还排除了褐矮星作为宿主的可能性。

同时,研究人员现已排除它是中子星或者黑洞宿主的可能性,这意味着这颗行星正在环绕一颗死亡恒星,即一颗白矮星运行,这颗恒星对我们具有启示意义,可推测在地球消失后,未来太阳系将会是什么模样,地球将在太阳灾难性灭亡中消失。

研究小组计划将他们的发现纳入一项统计研究,从而找出有多少完整行星幸存者的白矮星系统。美国宇航局正在进行的太空任务——南茜·格蕾丝·罗曼望远镜(之前简称 WFIRST), 旨在直接拍摄巨行星,这将有助于进一步研究分析。该望远镜能够对环绕白矮星运行的行星进行更全面的调查,这些行星位于银河系中心的膨胀区域,这将使天文学家确定类木星行星在主恒星消亡时幸存下来是否是一种普遍现象,还是当主恒星变成红巨星时,多数类木星行星已被摧毁。

相关报道:遥远的星系向我们展示了太阳系的未来

(蜘蛛网eeook.com报道)据cnBeta:我们的太阳将在遥远的未来耗尽燃料,在经历了红巨星阶段后成为一颗白矮星。夏威夷W.M. Keck天文台的天文学家发现了一个遥远的行星系统,它与我们太阳系的未来命运相似。该恒星系统有一个类似木星的气体巨行星,与恒星的距离与木星相似。

那个类似木星的气体巨头围绕着靠近银河系中心的一颗白矮星运行。天文学家说,这一发现证实了在离其宿主恒星足够远的距离上运行的行星能够在恒星的死亡膨胀中存活下来。科学家将新发现的太阳系描述为与我们自己的太阳系相类似,它的发现表明木星和土星可能在太阳的红巨星阶段幸存下来。

研究报告的共同作者大卫-班尼特说,由于地球比木星更接近太阳,它没有机会存活。然而,他认为如果人类在地球被摧毁之前搬到木星或土星的一个卫星上,我们就会留在围绕太阳的轨道上。然而,在那个遥远的未来,人类同样将无法长期依赖白矮星产生的热量。

太阳是一颗主序星,当它的核燃料耗尽时,它最终会变成一颗白矮星。当恒星烧掉其核心中所有的氢时,它首先会膨胀成一个红巨星,这将摧毁绕着该恒星太近的行星。在红巨星阶段之后,这颗恒星会自我坍缩,成为一颗白矮星。

白矮星是一个热而密集的核心,通常只有地球那么大,承载着一半的太阳质量。白矮星没有燃料,无法像太阳那样明亮地燃烧,因此它们很微弱,难以发现。凯克天文台的天文学家使用激光导引星自适应光学系统和天文台的近红外相机观察了目标太阳系。所发现的白矮星的质量大约是我们太阳的60%,而气态巨行星的质量大约比木星高40%。

相关报道:科学家观测遥远的死亡恒星:或许暗示了太阳系的未来

(蜘蛛网eeook.com报道)据新浪科技(任天):发现太阳系外行星的黄金时代始于1995年。事实上,当我们提到“系外行星”这一概念时,通常指的是围绕其他恒星运转的行星,而非流浪行星和围绕致密星(白矮星、中子星、黑洞等致密天体的总称)运转的行星。自第一次发现以来,天文学家已经发现了4500多颗系外行星,其中大多数都围绕着像太阳这样的普通恒星运行。

太阳大约有46亿年的历史,而地球和其他太阳系内的行星几乎都是在同一时间形成的。但再过50亿年后,当太阳最终消亡时,这些行星会如何呢?在《自然》杂志发表的一篇新论文中,研究作者向我们展示了太阳系可能的未来,届时太阳将耗尽所有的氢燃料,成为一颗白矮星——恒星演化的最终状态之一,可以视为主要由电子简并物质构成的恒星核残骸。

在论文中,研究人员描述了一颗距离我们数千光年之外的白矮星,拥有一颗轨道与木星相似的气态巨行星,二者之间的距离是地球与太阳距离的2.5到6倍。

微引力透镜

这一发现最初要追溯到2010年,当时科学家发现,这颗白矮星及其类似木星的伴星与一颗更遥远的恒星——都位于银河系中心稠密的恒星场中——完美地排成一线。

这颗白矮星及其伴星的引力就像一个放大镜,扭曲了来自更遥远恒星的光线,让地球上的观察者觉得这颗恒星的亮度更高。这种效应被称为“微引力透镜”,早在1936年,爱因斯坦就对这种现象做出了预言。

尽管背景恒星被“放大”,但这个偶然事件的尺度之小,意味着我们无法区分前景中的恒星和背景中的恒星,更不用说行星了。不过,研究人员根据背景恒星的放大倍数随时间变化的细节,就可以揭示较近恒星及其行星的属性。因此,一个来自澳大利亚塔斯马尼亚大学和美国国家航空航天局(NASA)戈达德太空飞行中心的国际天文学家团队来到了夏威夷,使用位于莫纳克亚山顶峰的凯克Ⅱ望远镜进行进一步的观测。

凯克Ⅱ望远镜有一个10米口径的镜片阵列,由1.8米的六角形镜片组合而成。该望远镜还具有“激光制导自适应光学系统”,可以滤除大气变化所引起的“闪烁”。利用这台世界上口径第二大的光学/近红外线望远镜(仅次于西班牙口径10.4米的加那利大型望远镜),天文学家得以获取背景星和前景星的高分辨率图像。

然而,令天文学家惊讶的是,他们根本看不到前景的恒星。根据此前2010年观测到的放大结果的预测,这颗质量约为太阳一半的恒星应该是可见的。但现在,研究人员却无法探测到它。

为了确保观测过程中没有犯错误,研究人员又花了几年时间研究所获得的数据。后来,他们意识到之所以看不到这颗恒星,是因为它其实是一颗白矮星;这种处于恒星演化终点的星体实在太过微弱了,无法被探测到。

死亡的恒星

白矮星是普通恒星(如太阳)的残余,体积和地球相当。银河系中大约95%的恒星最终会变成白矮星。

在大约50亿年后,太阳会燃烧完它所有的氢燃料,其体积会膨胀,形成一颗红巨星,在这个过程中可能会把水星和金星都吞没。地球也可能被摧毁,或至少受到严重破坏。如果那时人类仍然存在的话(这可能需要奇迹),那他们将不得不离开地球,寻找新的家园。

在红巨星阶段,太阳可以通过燃烧氦等较重的原子来延缓其不可避免的坍缩过程。不过,这个暂缓期只会持续1亿年左右。当较重的燃料耗尽时,太阳将坍缩为白矮星,这也是其最后的状态。在坍缩过程中,太阳将以热气体云的形式释放出其一半的质量,并将幸存的行星推入更宽广的轨道。

对于行星来说,在红巨星膨胀时被吞噬与在白矮星形成时被喷射到深空之间有一个微妙的平衡。这项新研究也证实了一些理论家的预测:在足够宽的轨道上运行的行星很可能在其母恒星死亡后幸存下来。

由于大多数恒星最终会变成白矮星,因此研究人员对这个系统形成时的情况并没有非常精确的了解。不过,根据已有的统计数据,这颗白矮星在起源时质量应该与太阳相差不大。

目前的宇宙年龄还不足以让质量小于80%太阳质量的恒星演化为白矮星,超过两倍太阳质量的恒星本质上则十分罕见,它们的死亡过程可能会更加动荡,更严重地破坏其行星系统。

利用哈勃太空望远镜及其后继者詹姆斯·韦伯太空望远镜(将于2021年12月发射),天文学家希望能够直接测量这颗死亡恒星发出的微弱余光,进而了解更多关于这个系统的信息。




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