研究發現一顆巨行星圍繞一顆小不點白矮星飛速旋轉。（圖片來源：NASA’s Goddard Space Flight Center）

撰文 | Eric Hamilton

翻譯 | 張和持

審校 | 羅丁豪 吳非

在地球上與(yu) 太空中的眾(zhong) 多望遠鏡的幫助下，一支國際研究團隊發現了一顆與(yu) 木星大小相當，圍繞著白矮星飛速旋轉的行星。這個(ge) 距離我們(men) 80光年的天體(ti) 係統，違反了目前關(guan) 於(yu) 恒星與(yu) 行星的已有認知。這顆白矮星是一顆類似太陽的恒星的殘骸，萎縮到跟地球一般大小，質量卻足足有太陽的一半。巨大的行星繞著這顆小不點恒星旋轉。因為(wei) 軌道與(yu) 恒星近在咫尺，所以旋轉一周隻需34小時——相比之下，在太陽係中，就連最近的水星旋轉一周也需要90天。

盡管此前已經有零星的證據指向繞白矮星旋轉的巨行星，這項新的發現首次確切證實了這種奇妙組合的存在。這凸顯出恒星係統幾種不同的演化方向，而我們(men) 或許能從(cong) 中窺視太陽係的命運。這樣，行將就木的白矮星，甚至有可能“回光返照”，孕育宜居帶中的新生命。

領導這項研究的安德魯·範德伯格（Andrew Vanderburg）稱：“我們(men) 從(cong) 沒見過離白矮星這麽(me) 近卻還完好無損的行星。”範德伯格最近成為(wei) 了威斯康星大學麥迪遜分校的一名助理教授，此前則是得克薩斯大學奧斯汀分校的研究員，這項工作正是在此期間完成的。

範德伯格率領著一個(ge) 龐大的國際天文學家團隊，負責分析數據。這些數據來自於(yu) NASA的係外行星搜索望遠鏡（TESS），以及加那利群島（Canary Islands）上的兩(liang) 台大型地麵望遠鏡。

範德伯格本來是想要研究白矮星，順便看看它們(men) 的行星的。白矮星是太陽大小的恒星在耗盡了核聚變燃料之後留下的殘骸。當範德伯格還是一名研究生的時候，曾核查過開普勒空間望遠鏡（Kepler space telescope）記錄的數據，並偶然發現了一顆被碎屑雲(yun) 環繞著的白矮星。

範德伯格說道：“後來我們(men) 發現，那其實是一顆微型行星或小行星。我們(men) 觀察的是它正被撕成碎片的時候，這可太酷了。”恒星向白矮星演化的過程拉近了行星旋轉的軌道，使得行星在引力的作用下被徹底摧毀。

從(cong) 那以後，範德伯格就一直很好奇，是否會(hui) 有行星，尤其是巨行星，能撐過恒星死亡的過程呢？

通過檢索由TESS搜集的數千個(ge) 白矮星係統的數據，研究人員發現，有一顆恒星每隔一天半，亮度都會(hui) 短暫減半，這樣的跡象表明，似乎有什麽(me) 大東(dong) 西沿著臨(lin) 近的軌道，飛快掠過恒星的表麵。但要闡釋這些數據卻是一件難事，因為(wei) 附近一顆恒星的光對TESS的觀測造成了幹擾。為(wei) 了克服這一困難，天文學家們(men) 用更高分辨率的地麵望遠鏡對TESS的數據進行補充。

範德伯格說：“一旦幹擾能得到控製，他們(men) 隻用了一晚的時間，就得到了比之前一個(ge) 月的觀測要幹淨得多的數據。”由於(yu) 白矮星比一般的恒星小得多，大型行星掠過其表麵時會(hui) 擋住不少光。這樣一來，地麵望遠鏡反而更容易觀測。

數據表明，有一顆與(yu) 木星大小相當（或者略大）的行星，在距離恒星相當近的軌道上旋轉。範德伯格的團隊確信，這顆氣態巨行星本來離恒星要遠得多，是恒星演化為(wei) 白矮星的過程，將它拖到了如此之近的位置。

那麽(me) 現在的問題就是：這顆行星是怎麽(me) 躲過被撕碎的命運的？此前用來解釋白矮星與(yu) 行星相互作用的模型，到這裏似乎不太管用了。

研究人員的新模型有望揭開這一謎團。當恒星的核燃料消耗殆盡，它會(hui) 逐漸膨脹為(wei) 一顆紅巨星，吞噬周邊的行星，並同時破壞較遠的類木行星的軌道穩定性。新的軌道是一個(ge) 被拉長的橢圓形，其最窄處非常接近萎縮後的白矮星，而最寬處則非常遙遠。

隨著時間流逝，白矮星和行星之間的作用逐漸耗散掉了能量，最終將行星引向一個(ge) 緊致的圓形軌道，隻需一天半就能環繞白矮星一周。這個(ge) 過程耗時漫長——需要數十億(yi) 年。這顆白矮星起碼有60億(yi) 歲，是TESS觀測到的最古老的白矮星之一。

雖然白矮星已不再進行核聚變，它們(men) 仍然能在冷卻的過程中發光發熱。因此，其附近有可能存在宜居帶，即液態水可能存在的區域；而液態水或許能讓生命誕生並繁衍。

既然研究已經證明了這類係統的存在，我們(men) 就有了一個(ge) 找尋其他生命形式的誘人途徑。白矮星-行星係統的獨特結構提供了一個(ge) 理想的機遇：我們(men) 可以研究在繞白矮星旋轉的行星上，大氣的化學特征。這或許能協助我們(men) 發現遙遠星係中生命存在的線索。

原文鏈接：

https://phys.org/news/2020-09-reveals-enormous-planet-quickly-orbiting.html

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