在恆星的死亡後,繞其運行的行星上的生命還能倖存嗎?

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當像我們的太陽這樣的恆星死亡時,剩下的只是一顆裸露的核心——白矮星。康奈爾大學的研究人員說,一顆繞著白矮星運行的行星為確定生命是否能夠在恆星死亡中倖存提供了一個有希望的機會。

在恆星的死亡後,繞其運行的行星上的生命還能倖存嗎?

圖註:一顆圍繞一顆小恆星運行的行星在經過其主星的正面或"過境"時會產生強烈的大氣信號,如上圖所示。白矮星為天文學家提供了一個難得的機會來描述岩石行星。

在《天體物理學雜誌快報》上發表的一項研究中,他們展示了美國國家航空航天局(NASA)即將到來的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡如何在繞白矮星運行的類地球行星上找到生命的信號。

當一顆繞著小恆星運行的行星經過其前恆星或穿過其恆星時,會產生強烈的大氣信號。白矮星將其推向了極致:它們比我們的太陽小100倍,幾乎與地球一樣小,這為天文學家們提供了難得的表徵岩石行星的機會。

在恆星的死亡後,繞其運行的行星上的生命還能倖存嗎?

文科學院天文學副教授,卡爾·薩根研究所所長麗莎·卡爾滕格格(Lisa Kaltenegger)說:「如果白矮星周圍存在岩石行星,那麼未來幾年我們可能會發現它們的生命跡象。」

研究所首席研究員瑞安·麥克唐納(Ryan MacDonald)表示,計劃於2021年10月發射的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡,在尋找岩石系外行星生命特徵方面具有獨特的地位。

在恆星的死亡後,繞其運行的行星上的生命還能倖存嗎?

「當觀察環繞白矮星的類地行星時,詹姆斯·韋伯太空望遠鏡可以在數小時內探測到水和二氧化碳。」 麥克唐納說,「用這台強大的望遠鏡觀察兩天,可以發現生物特徵氣體,例如臭氧和甲烷。」

在一份由合著者、威斯康星大學麥迪遜分校助理教授安德魯·范德堡(Andrew Vanderburg)領導的另一篇論文中,發現了第一顆圍繞白矮星運行的過境巨型行星(WD 1856–534b),這證明了白矮星周圍行星的存在。卡爾特內格也是本文的合著者。

在恆星的死亡後,繞其運行的行星上的生命還能倖存嗎?

這顆行星是一顆氣體巨星,因此無法維持生命。但是它的存在表明,可以維持生命的較小的岩石行星也可能存在於白矮星的宜居區域。

「我們現在知道,白矮星周圍可能存在巨大的行星,證據可以追溯到100年前,顯示出岩石物質污染了白矮星的光,白矮星系統中肯定有小岩石。」 麥克唐納說,「想像一下像地球這樣的岩石行星繞著白矮星旋轉是一種邏輯上的飛躍。」

在恆星的死亡後,繞其運行的行星上的生命還能倖存嗎?

研究人員將哈勃太空望遠鏡與過去康奈爾大學研究中的白矮行星模型大氣相結合,結合了通常用於檢測巨大系外行星大氣中氣體的常規分析技術。

美國國家航空航天局(NASA)的運輸系外行星勘測衛星,現在正在尋找白矮星周圍的此類岩石行星。如果發現其中一個世界,卡爾滕格格和她的團隊已經開發出模型和工具,以識別該行星大氣中的生命跡象,隨後韋伯望遠鏡很快開始對該行星大氣進行搜索。

在恆星的死亡後,繞其運行的行星上的生命還能倖存嗎?

卡爾滕格格說,在繞著白矮星運轉的行星上尋找生命特徵的意義是深遠的。大多數恆星,包括我們的太陽,終有一天會變成白矮星。

「如果恆星的死亡不是生命的盡頭怎麼辦?」她說,「即使我們的太陽已經死了,生命還會繼續嗎?在環繞著白矮星的行星上的生命跡象不僅會顯示出令人難以置信的生命堅韌,而且也許還能窺見我們的未來。」