詹姆斯·韦伯望远镜极其罕见地探测到两颗绕死恒星运行的行星

詹姆斯·韦伯太空望远镜探测到了两颗围绕白矮星运行的外星行星，白矮星是曾经强大恒星坍塌的外壳。这一发现为太阳最终消亡后太阳系的面貌提供了线索。

詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）已经证明了自己擅长通过对远距离物体进行成像来窥视过去，但一项新的突破可能会让这个强大的仪器几乎像一个科学水晶球一样，凝视着遥远的未来。太阳系。

詹姆斯韦伯太空望远镜进行了预测，它对两颗太阳系外行星（或“系外行星”）可能罕见的直接方向进行了预测，它们绕着两颗不同的死亡恒星（或“白矮星”）运行。

这些行星不仅与太阳系气态巨行星木星和土星非常相似，而且白矮星也与太阳的命运相似。当太阳本身转变为白矮星时，这种变化可能会摧毁太阳系内部的行星——一直到木星。

“在白矮星周围发现的行星很少。这两颗候选行星的非凡之处在于，它们在温度、年龄、质量和轨道间隔方面比以前发现的任何行星都更类似于我们外太阳系的行星，”苏珊这项研究的主要作者、太空望远镜科学研究所的天文学家 Mullaly 告诉 Live Science 的姊妹网站 Space.com，该研究尚未经过同行评审。 “这为我们提供了第一次看到恒星死亡后行星系统是什么样子的机会。”

我们未来的快照

当这些候选行星绕白矮星 WD 1202-232 和 WD 2105-82 运行时，JWST 的中红外仪器 (MIRI) 直接观测到它们。一颗候选系外行星与其白矮星宿主的距离约为地球与太阳之间距离的 11.5 倍。另一个候选者离它死去的恒星母体更远，距离大约是我们的行星和恒星之间距离的 34.5 倍。

这些行星的质量目前还不确定，穆拉利和同事估计它们的质量是太阳系中质量最大的行星木星的 1 到 7 倍。

当太阳在大约 50 亿年的时间内耗尽其核心核聚变过程的燃料供应时，它将膨胀为一颗红巨星。然而，核聚变将在其外层继续进行。这将使我们恒星的外层延伸至火星，吞没水星、金星、地球，甚至可能吞没红色星球本身。最终，这些外层会冷却，留下闷烧的恒星核心，现在是一颗白矮星，周围是耗尽恒星物质的行星状星云。

然而，这些系外行星的探测暗示了当太阳死亡时，火星以外的行星、气态巨行星木星和土星可能会发生什么。

“我们的太阳预计将在 50 亿年后变成一颗白矮星，”穆拉利说。 “我们预计，在恒星死亡后，行星会向外漂移，进入更宽的轨道。因此，如果你在这些候选行星上倒转时钟，你会期望它们的轨道间隔类似于木星和土星。

“如果我们能够确认这些行星，它们将提供直接证据，证明像木星和土星这样的行星可以在其主恒星死亡后幸存下来。”

此外，这一发现的核心白矮星受到了比氢和氦更重的元素的污染，天文学家将其称为“金属”。这可能暗示太阳死亡后，火星和木星之间小行星带中的天体会发生什么。

穆拉利解释说：“我们怀疑巨行星通过将彗星和小行星推到恒星表面而造成金属污染。” “这些行星的存在加强了金属污染与行星之间的联系。由于25%到50%的白矮星表现出这种污染，这意味着巨行星在白矮星周围很常见。”

因此，任何在太阳死亡后幸存下来的小行星都可能会被木星和土星击中太阳的尸体。

这项双重发现令人印象深刻，超出了它对我们行星系统未来的预测——它也代表了一项罕见的科学成就。

罕见的直接系外行星探测

自从 20 世纪 90 年代中期发现第一颗系外行星以来，天文学家已经发现了大约 5,000 个在太阳系外绕恒星运行的世界。 据行星协会称，截至 2020 年 4 月，通过直接成像仅发现了 50 颗系外行星。

这是因为，来自如此遥远距离的行星发出的任何光通常都会被来自该行星母恒星的强光所淹没，这使得直接发现系外行星类似于看到灯塔点亮的灯上的萤火虫。

因此，系外行星通常是通过它们对恒星光线的影响来观察的，要么是在它们穿过或“凌日”恒星表面时导致光输出下降，要么是通过恒星表面产生的“摆动”运动。行星对恒星的引力作用。

穆拉利说：“我们直接对这两颗系外行星进行了成像，这意味着我们拍摄了它们的照片，并且看到了行星本身产生的光。” “大多数已发现的系外行星都是通过凌日法或通过测量恒星的运动来发现的。这些间接方法往往有利于距离恒星更近的行星。直接成像更适合发现距离恒星较远的行星，在更宽的轨道间隔。”

她解释说，通过直接发现这些行星，JWST 开辟了进一步研究这些世界的可能性；科学家现在可以开始研究行星大气层的成分等问题，并直接测量它们的质量和温度。

穆拉利补充说，她和她的团队发现的关于这些系外行星的一切并不是都在意料之中，这些怪癖可能会改变天文学家对此类系外行星的普遍看法。

另外，目标世界的奇怪特征可能会为人们长期寻找的系外卫星的方向提供诱人的线索。

“如果这些是行星，那么令人惊讶的是，它们在中红外波段的颜色并不像我们预期的那么红。JWST 在 5 微米和 7 微米处收集的光量比我们对这两个系外行星候选者的预期要亮，因为它们的年龄以及它们在 15 微米时的亮度。”Mullaly 总结道。 “这可能会挑战我们对系外行星大气物理和化学的理解。 

“或者这可能意味着还有另一种光源，就像绕地球运行的炽热的月亮一样。”

该团队的研究成果可作为预印本发布在研究存储库网站 arXiv 上。

最初发布于Space.com。