天文科普:當恒星變成紅巨星時,生命還有可能存在嗎?

 新浪科技訊 北京時間7月28日消息,如果我們(men) 在圍繞白矮星運行的行星上發現生命,那麽(me) 生命一定是在恒星度過了紅巨星階段、變成恒星殘骸白矮星之後才出現的。

  為(wei) 什麽(me) 這麽(me) 說呢?因為(wei) 恒星從(cong) 紅巨星過渡到白矮星階段時產(chan) 生的強大恒星風會(hui) 造成巨大傷(shang) 害。我們(men) 的太陽,終有一天也會(hui) 迎來這一時刻。太陽,大約將在50億(yi) 年後膨脹為(wei) 紅巨星,最終變成一顆地球大小的致密白矮星。我們(men) 一直在猜測,生命是否可以在這一恒星演化階段中幸存,但最新研究所得出的結論是:生命幾乎不可能在這個(ge) 階段幸存下來。

  眾(zhong) 所周知,地球受到磁層的保護。磁層的磁場線可以轉移有害粒子,進而阻止大氣層損耗。你可能會(hui) 認為(wei) ,在遙遠的未來,對於(yu) 那些有磁層保護的行星(例如,火星則沒有磁層保護),磁層也可以減少大氣層的損耗。但實際情況是,演化中的恒星產(chan) 生的恒星風,要比當下太陽的恒星風強烈許多。研究的作者模擬了來自不同質量範圍的11顆不同類型恒星的恒星風。他們(men) 發現:

  “模擬結果顯示,在巨星分支演化過程中的某個(ge) 時刻,外木星類似天體(ti) 將恰好達到維持磁層頂的闕值。但是,在整個(ge) 巨星分支演化階段,天體(ti) 需要更強大的磁場才能維持住任何磁層頂。對於(yu) 地球和任何潛在的宜居行星,此前磁層帶來的任何保護都將消失。這種保護的消失,再加上軌道膨脹和不同的恒星光度,這一切都說明,在恒星演化的巨星分支階段,生命的存續將受到挑戰。”

  那麽(me) ,生命是否可以在巨型氣態行星的衛星的冰殼下麵躲過一劫呢?可能性也不大。一個(ge) 能維持液態水的宜居帶將從(cong) 距離太陽約1.5億(yi) 公裏處向外移動到60億(yi) 公裏處,甚至超越了海王星的軌道。在這個(ge) 階段,行星可以遷移,但宜居帶向外移動的速度要比行星的更快,這可能是一個(ge) 致命威脅。因此,以白矮星為(wei) 中心的生命,需要從(cong) 頭開始進化。

  示意圖:太陽(左)噴射出的物質和地球(右)磁層之間的相互作用。但太陽演化為(wei) 一顆紅巨星時,地球可能會(hui) 被太陽的大氣層吞噬。又因為(wei) 此時太陽的恒星風是如此地不穩定,巨大外行星的磁層即便更強大,也會(hui) 被剝離。

  因此,在這一個(ge) 恒星演化階段,宜居帶的向外遷移和磁層的難以維持,將導致任何環境寸草不生。研究模型還表明,在強大的恒星風和幸存行星的軌道不斷擴大的雙重作用下,磁層會(hui) 隨著時間的流逝,先縮小再擴大。所以,在紅巨星變成白矮星的整個(ge) 過程中,隻有比木星磁場還強100倍的磁場,才能維持一個(ge) 穩定的磁層。

  那接下來呢?白矮星不會(hui) 產(chan) 生恒星風,所以,威脅消失了。我們(men) 在白矮星周圍發現的任何生命,毫無疑問,都是在白矮星階段發展起來的。如果真的存在這樣的生命,我們(men) 或許可以在未來的太空探索任務中,檢測到它們(men) 的生物標記。要知道,白矮星不過地球一般大小,而當一顆行星淩白矮星時,行星會(hui) 產(chan) 生巨大的陰影,似乎能夠成為(wei) 透射光譜的理想目標,即我們(men) 可以在恒星光芒穿過行星大氣層時,分析行星的大氣層成分。

  我們(men) 知道的大多數係外行星都圍繞主序星運行。但我們(men) 也已知約有100顆繞紅巨星運行的係外行星,以及我們(men) 還發現了至少四顆繞白矮星運行的係外行星。這些行星是恒星演化的幸存者,因此可用作跟蹤其所在恒星係壽命的基準,其中有兩(liang) 顆白矮星行星十分接近其恒星係的宜居帶,也就是說在這樣的軌道中可能存在一顆地球大小的行星。

  這些例子表明,巨行星可以非常地接近宜居帶。白矮星的宜居帶離該恒星十分近,因為(wei) 跟太陽這類恒星相比,白矮星發出的光芒更少。但白矮星又是十分穩定的恒星,因為(wei) 它們(men) 沒有恒星風。一顆停留在白矮星宜居帶範圍內(nei) 的行星可以在那裏安穩度過十億(yi) 年,隻要條件合適,生命將有足夠的時間去進化。

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