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这颗环绕一颗死恒星的系外行星可能镜像地球的命运——如果我们的星球幸存一个垂死的太阳那就是

2024-09-28 10:16阅读：

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这颗环绕一颗死恒星的系外行星可能镜像地球的命运——如果我们的星球幸存一个垂死的太阳那就是

By Robert Lea
published 16 hours ago
Exoplanets
“我们目前没有一个是否地球可以在60亿年内避免被红巨星太阳吞噬的共识” 。
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这颗环绕一颗死恒星的系外行星可能镜像地球的命运——如果我们的星球幸存一个垂死的太阳那就是

一幅显示一颗行星的外壳在被破坏的恒星物质中环绕一颗死恒星的描画。(Image credit: Robert Lea (created with Canva))
一个被一颗死了的白矮星锚定的行星系统位于距离我们约4000光年远，已经为天文学家提供了一个可能的瞥进我们的太阳和地球在大约80亿年内看起来像的样子。
然而这将仅是如果我们的星球设法幸存太阳的最终转变成一个膨胀的红巨星。这种转变被预计从现在大约50亿到60亿年发生，届时太阳最终的耗尽它的核聚变需要的燃料供应。红巨星阶段将看到太阳膨胀到火星轨道的周围，吞噬水星、金星也许可能地球。在此之后，太阳将变成一颗闷烧的白矮星，就像在观测到的行星系统中看到的一样。
我们的星球可以逃脱被红巨星太阳毁灭的一种方式是它迁移出去到火星轨道或超过的。这将留下我们的星球一个辐射爆炸的但冰冻的环绕一颗烧毁的恒星的外壳。这个新的行星系统提供这种“奇迹的逃脱”是可能的证据。
该团队识别了一颗质量约为太阳一半的白矮星和一颗在一个就像我们的星球围绕我们的恒星的轨道两倍宽的轨道中地球大小的伙伴行星，提供在约80亿年内一个幸存的地球是什么的一幅图片。
团队负责人、加州大学圣地亚哥分校埃里克和文帝斯密特人工智能科学博士后张克明在一份声明中说，“我们目前没有是否地球可以在60亿年内避免被红巨星太阳吞噬的共识”。
该系统的一个元素位于银河系的中心凸起附近，设定它与未来的太阳系分开：另一个有一个大约是太阳系中最大质量行星木星的17倍质量的居住者。
这个天体很可能是一颗“褐矮星”，一个往往被指为一个“失败的恒星”的天体，因为它像一颗恒星一样形成，但不能堆积需要来触发它的核中氢到氦的聚变足够的质量，定义一个太阳一样 “主序星” 的核过程。
对地球好消息...对生命也许不是
天文学家当他们观测了一个所谓的“微透镜事件”时发现了太阳系未来的这一个类似，微透镜事件指来自一个背景光源的光的曲率被一个经过该光源和地球之间的一个天体的引力影响。这一特殊事件被用南半球的韩国微透镜望远镜网络捕捉到。
微透镜是引力透镜的一种弱形式，这是由阿尔伯特·爱因斯坦用他的广义相对论首次预测的一种现象。广义相对论提出有质量的天体造成空时的织造一个空间和时间的四维统一来“翘曲”。引力不仅源自这种翘曲力，而且当来自一个背景源的波穿过它们时也翘曲弯曲光线。从我们的角度这种弯曲的光出现更亮，因为它被迫采取它的到我们的探测器的弯曲的路径。
这一被标榜为KMT-2020-BLG-0414的事件于2020年被观测到。它由一颗亮度增加了约1000倍的背景恒星（位于24000光年外）组成。造成这种增亮的天体或透镜是行星系统的主体。
为进一步调查这个行星系统，加州大学伯克利分校的研究小组用夏威夷的凯克10米望远镜跟踪起这个微透镜事件。
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2020年和2023年中由三台仪器看到的白矮星行星系统。 (Image credit: OGLE, CFHT, Keck Observatory)
最初的调查没有揭示中心恒星的性质。研究人员又用了三年时间用凯克望远镜来确定这个恒星体是一颗耗尽的白矮星；这从该团队看到的不是明显的反而是从他们没有看到了的是明显的，系统的图像不能显示会被预期的来自一个主序星的光。
张解释说，“我们的结论是基于排除替代的场景因为一个正常的恒星将一直容易的被看到。因为透镜是既暗又低质量的，我们得出它只能是一颗白矮星的结论。涉及一些运气，因为你已经预计了不到十分之一有行星的微透镜的恒星是白矮星” 。
继续对该系统的调查也允许研究小组来解决褐矮星的轨道问题并缓解围绕这颗失败恒星死恒星的位置的困惑，以及它不仅仅是一颗非常接近的大质量行星或“热木星”的事实
张说，“最初的分析表明了这颗褐矮星要么在一个非常宽的轨道中就像海王星是的一样，要么很好在水星的轨道中（太阳系中离太阳最近的行星）。在太阳系外轨道非常小的巨型行星实际上相当常见。但因为我们现在知道它正在环绕一个恒星残骸，这是不太可能的，因为它会已经被吞没” 。

这颗环绕一颗死恒星的系外行星可能镜像地球的命运——如果我们的星球幸存一个垂死的太阳那就是
艺术家构思的红巨星天鹅座正接它的生命的尽头。随它耗尽燃料它会像一颗巨大的心脏一样跳动脉动入脉出甩出物质外壳。(Image credit: ESO/L. Calçada)
虽然这个行星系统服务地球可以在大约60亿年内逃脱被太阳消耗，但它并没有告诉我们是否在我们星球上的任何生命（如果到那时还存在的话）也能存活。
加州大学伯克利分校天文学副教授兼主席鲁杰西卡在声明中说，“是否生命在地球度过红巨星时期能幸存是不清楚的。但肯定最重要的事情是到太阳变成一个红巨星时地球不会被太阳吞噬。这个系统是一个行星的例子——可能的是一个最初像地球一样的行星在一个相似的地球轨道上——幸存它的宿主恒星的红巨星阶段” 。
确实似乎如果太阳在红巨星阶段失去抓住地球允许它来逃离我们恒星膨胀的外层，这种迁移也会将它放在宜居带之外。宜居带或“金发姑娘带”被定义为恒星周围的一个区域，温度既不太热也不太冷来允许一颗行星挂上液态水，液态水对生命是一个关键的成分。
然而，在太阳变成红巨星之前人类在地球上的时间可能已经用尽了大约40亿到50亿年。
张说，“在任何案例中地球只能对约另一个10亿年是宜居的，在这个点上地球的海洋将被失控的温室效应蒸发，在被红巨星吞噬的风险之前很久”。
张提出了人类可以向外迁移到太阳系来避免这种命运。重新安置的潜在目标可能是木星的卫星如木卫二、木卫四和木卫三，或环绕土星的土卫二。这些卫星出现有冰冻的海洋，虽然现在结冰的但讽刺的是被扩张的太阳弄得可宜居的。这是因为太阳潜在的融化它们，使它们成为海洋世界。
张说，“随着太阳变成一个红巨星，宜居带将移动到木星和土星的轨道周围。我认为在那种案例中人类可能会迁徙出去到那里” 。
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该团队提出这项研究证明微透镜作为一种来调查行星系统和它们的恒星的技术的潜力。一个可以充分利用这一点的仪器是即定于2027年发射的南希格蕾丝罗曼（Nancy Grace Roman）望远镜。美国宇航局的下一个主要太空望远镜将用微透镜来狩猎太阳系外行星或“系外行星”
团队成员、加州大学伯克利分校天文学家约书亚·布鲁姆在声明中说，“现在有一整套向我们开放通过微透镜通道的世界，令人兴奋的是我们正处于发现像这个一样异域结构的悬崖边上，需要的是用世界上最好的设施在镜头已经移动离开背景恒星后不仅一天或一个月后而且在许多很多年后仔细的跟进，这样你能开始消除你正在看到的的二义性” 。
这项研究于9月26日发表在《Nature Astronomy.》上
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