点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:这颗不同寻常的星或揭露太阳系未来面貌
首页> 科普频道> 天文前沿 > 正文

这颗不同寻常的星或揭露太阳系未来面貌

来源:光明网2020-01-13 17:19

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  日前,来自英国、智利和德国的天文学家团队在《自然》杂志刊文称,首次发现了围绕一颗白矮星(名为WDJ0914+1914)旋转的巨行星的证据。这个“偶然的发现”,或让我们得以管窥太阳系50亿年后走向灭亡时的面貌,以及地球可能的宿命。一起听听中国科学院国家天文台研究员赵景昆及助理研究员赵斐怎么说~

这颗不同寻常的星或揭露太阳系未来面貌

  想象图描绘出新发现的恒星系统,有块行星碎片绕着白矮星公转。ILLUSTRATION BY UNIVERSITY OF WARWICK/ MARK GARLICK

  Q:什么是白矮星,它是如何形成的?

  A:白矮星是一种低光度、体积小、高密度的恒星,是质量小于8个太阳质量的恒星的最终归宿。它的内部已经停止了核反应,又称为死亡的恒星,只能依靠电子简并压力来抵抗本身的重力。随着时间的推移,它不断的冷却,最终形成黑矮星。银河系中超过95%的恒星最终都会演化为白矮星。

这颗不同寻常的星或揭露太阳系未来面貌

  白矮星

  中低质量的恒星会经历一个漫长的主序阶段,此阶段依靠核心的氢燃烧来提供能量。核心的氢燃烧完之后,变成了含氦的核。这个核由于没有内部辐射压而收缩,收缩产生的热量点燃了周围壳层的氢。壳层的氢点燃之后进一步压缩核心,并导致核心温度急剧上升,外层迅速扩张,这就是红巨星分支。等到核心压缩到超过一亿摄氏度之后,核心的氦被点燃开始核聚变形成碳和氧,这个点燃的过程叫“氦闪”。氦闪之后核心开始膨胀,形成了核心烧氦外层烧氢的巨星,这时候叫做水平分支巨星。此时由于核心膨胀导致了温度不再上升,所以恒星反而不再膨胀,光度也略有下降。水平分支继续发展直到内核积累了足够的碳和氧,碳和氧继续失去辐射压力而收缩升温,外面包裹着氦聚变和氢聚变两层包层,此时恒星又开始升温,继续膨胀,变成红超巨星,此时叫做渐进巨星支。如果质量不足以点燃碳聚变,那么很快整颗恒星就会变得不稳定,外层开始损失质量,最后外层散逸,只留下无法继续核聚变的碳氧核收缩成简并态,这就是白矮星。

  Q:这次发现都有哪些不同寻常之处?

  A:这项研究中的白矮星是从斯隆数字巡天光谱证认的7000颗白矮星中发现的,而且仅此一颗。理论推断,在白矮星光谱中发现巨行星信号的概率非常低,仅为万分之一。这个白矮星系统初始被错误的分类为一个密近双星白矮星系统,后来经过对光谱仔细检查,才发现了它的特殊之处,所以我们可以说这是一个偶然的发现。

这颗不同寻常的星或揭露太阳系未来面貌

  斯隆数字巡天利用位于美国新墨西哥州的2.5米口径望远镜进行巡天观测

  说它特殊,是因为研究小组在斯隆数字巡天提供的低分辨率光谱中发现了氧的发射线和可能的硫的发射线。后来经过欧洲南方天文台的X-shoot仪器对这颗白矮星进行的后继观测,证实了氧和硫的存在,而且还发现这些元素来自于围绕白矮星旋转的气体盘,而非白矮星本身。最终通过丰度分析,研究小组发现氧和硫的含量类似于在冰质巨型行星如海王星和天王星的深层大气层中发现的含量。因此,推断出产生这种气体盘的唯一的可能是来自于围绕白矮星旋转的巨行星。

  Q:为什么到现在才首次发现围绕白矮星旋转的巨行星的证据?寻找的过程要面临哪些困难?

  A:首先白矮星因为体积小,光度暗,光谱获得较困难。在斯隆数字巡天之前,光谱证认的白矮星数量仅仅为2000个。近年来斯隆数字巡天光谱证认的白矮星数量才达到约30000个,所以说,直到最近10多年,才有了较丰富的白矮星目标源。

  另外,白矮星光谱上的巨行星的信号相对较弱,通常不易发现。WD1914+0914这颗白矮星起初也被错误的认为是一个密近交互双星,后来经过对光谱仔细检查,才发现了它的特殊之处。

  最后,化学成分的最终确定以及丰度分析,需要大望远镜的后继观测,这些大望远镜的观测时间宝贵,申请相对较困难。以上因素对发现白矮星存在巨行星的证据带来了困难。

这颗不同寻常的星或揭露太阳系未来面貌

  恒星演化略图

  Q:这次发现会给恒星、行星演化等相关研究带来新线索吗?

  A:在这次发现过程中,研究小组成员开发了计算白矮星周围气体圆盘的模型,这是人们第一次能够测量圆盘中氧和硫等气体的数量,这为研究系外行星大气的组成提供了线索。

  这项发现同时也拓展了气态巨行星的存在时标和演化轨迹,为我们揭示了类海王星质量的行星,在其主星演化到白矮星阶段后仍然存在的证据,也在某种程度上预示了我们太阳系中的巨行星的演化归宿。

  另外,通常认为,在恒星脱离主序演化为红巨星的过程中,会吞噬它的行星系统。在该项研究之前,还没有观测证据表明有一颗巨行星能在恒星转变为白矮星的过程中幸存下来。所以此项研究不但揭示了恒星的残留物白矮星仍然可以拥有行星,而且通过行星的轨道分析暗示白矮星可能拥有多颗行星。

  Q:此次是通过分析白矮星中的气体,发现了这颗行星,如果行星上有大量氧气,是不是也暗示白矮星周围可能会存在拥有生命的行星?

  A:现有的理论认为,类似我们地球上的碳基生命的存在,不仅需要氧气,还需要适宜的温度、稳定的大气层,以及液态水作为发生生命化学反应的溶剂。在此项发现中,由于白矮星的辐射,巨行星的大气层被持续的吹走,不利于形成稳定的大气结构和持久的温室效应。

  同时,由于这颗白矮星演化过程中曾经经历过巨星阶段,因此可能已经吞并和摧毁了其周围的多数行星系统。残存的这颗巨行星可能处于较远的轨道上,才一直存活到了白矮星阶段。在如此“严酷”的环境中,生命存在的希望非常渺茫。

  不过,由于白矮星演化的时间尺寸非常长,在如此漫长的时标下,理论上不能排除其周围行星系统中曾经有过或者未来能演化出适宜生命存在的环境。

这颗不同寻常的星或揭露太阳系未来面貌

  太阳系

  Q:此次发现对预测太阳系的未来有何意义?

  A:太阳目前大概年龄为40亿年,再过50亿年后,它将脱离主序,演化成一个红巨星,最终的归宿也是一颗类似WDJ0914+1914的白矮星。因此,这个发现对我们预测太阳系的未来具有指导意义。

  太阳演化成红巨星后,将吞噬水星、金星和地球,但是火星、小行星带、木星和太阳系中的其他行星将在其轨道基础向外扩张。在太阳成为白矮星后,仍然可以作为行星的宿主,火星,小行星带和木星将会围绕它运转。在行星运行的过程中,它们可能被已成为白矮星的太阳巨大的引力吸引过去。此时,太阳发出的辐射可能会非常强大,足以蒸发掉目前正在运行的木星、土星和天王星的大气层,最后剩下来的可能只有它们的岩石核心。(肖春芳)

  受访专家:赵景昆,中国科学院国家天文台研究员,研究方向银河系结构及其化学演化,白矮星;赵斐,中国科学院国家天文台助理研究员,研究方向包括系外行星搜寻、激光频率梳和宜居带模型

[ 责编:张梦凡 ]
阅读剩余全文()

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 日/周
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 中朝新鸭绿江大桥开通仪式举行

  • 一箭十星 朱雀二号改进型遥四运载火箭发射成功

独家策划

推荐阅读
“戈壁荒滩老风口,飞沙走石雁不留。托里县老风口蝶变的三部曲,为生态脆弱地区推动高质量发展、树立和践行正确政绩观,提供了深刻启示。树立和践行正确政绩观,就要算大账、算长远账、算整体账,既做显功、也做潜功,把生态优势转化为发展优势、民生福祉。
2026-10-15 09:51
常压下,水到0℃会结冰,这就是人们熟悉的相变,0℃即是相变的临界点。两篇论文的共同通讯作者、宁波东方理工大学助理教授余雪佳,把这个难题比作“在沸水中完好保存一件冰雕”。
2026-10-15 09:49
长久以来,古生物学界与教科书普遍认为琥珀皆源自种子植物(裸子或被子植物),最古老的确切记录定格在美国约3.2亿年前的石炭纪晚期。
2026-10-15 09:48
在芯片制造、航空发动机等高端硬核制造领域,技术迭代具有长周期、累积性、阶梯式特征,遵循循序渐进、层层突破的线性攻关规律。新征程上,持续深耕创新生态建设、迭代升级现代化创新体系,必能培育形成扎根中国、联通世界、内生增长、开放共生的创新新格局。
2026-10-15 09:46
受困于“小散弱”的格局,长期以来,我国科技期刊在国际学术传播体系中缺少属于自己的“拳头产品”与平台话语权——“在精品化发展方面,经过70余年积淀,我国已形成以《中国科学》《科学通报》《国家科学评论》等刊群为代表的高水平期刊方阵。
2026-10-15 09:45
AI时代,科研的“源头活水”是什么?不是算力,不是数据,而是人对未知世界的好奇与追问。
2026-10-14 11:28
截至8月末,三家基础电信企业的固定互联网宽带接入用户总数7.04亿户,比上年末净增1365万户;三家基础电信企业及中国广电的移动电话用户总数18.49亿户,其中5G移动电话用户13.11亿户。
2026-10-14 09:34
自然资源部会同国家发展改革委12日发布《矿产资源目录》。自然资源部矿产资源保护监督司负责人表示,矿产资源目录是矿产资源管理制度的重要基础,是制定矿产资源规划、实施矿业权管理、规范矿产资源勘查开采行为、征缴矿产资源税费、制定产业政策等工作的依据。
2026-10-14 09:40
与共康村相邻的巴达村,是第一批参与试种的村,也是西藏首个高海拔水稻实测亩产破千斤的村子,村民把“海拔3175米种水稻”写进村史。一粒水稻种子,不只改写了亩产数字,更改变了“西藏水稻只能在察隅、墨脱海拔1500米以下种植”的历史,为高原水稻纳入地方主粮增添可能。
2026-10-14 09:41
如今,AI正改变许多行业的底层逻辑,固守单一思维模式将面临严峻挑战,文理兼备、跨界融合才是稀缺能力——既有理科生的技术思维和逻辑能力,又有文科生的人文洞察和情感素养。未来更有竞争力的,可能不是最典型的文科生或理科生,而是既有专业深度,又能跨学科解决问题的人。
2026-10-14 09:48
不久前,在海南三亚崖州湾科技城,一场名为“青年π”的海洋主题对话临海开讲。高频下潜试出的不只有装备可靠性,也不断刷新人们对深海的认识。同一园区,由哈尔滨工程大学南海研究院孵化的海南水之声海洋科技有限公司,正给海洋装备搭水下“Wi-Fi”。
2026-10-14 09:49
目前各地正在开展流感疫苗接种。今年开始,国家对农村地区“一老一小”重点人群实施免费接种等相关支持性政策。为什么要接种流感疫苗?去年接种过,今年是否还需要接种?到哪里接种?
2026-10-13 10:03
我国城市盲道总里程以万公里计,公共场所无障碍设施持续铺开。数字世界的“盲道”畅通起来。精神文化的“视界”也在扩大。中国传媒大学师生发起的“光明影院”项目,近十年间每年制作上百部无障碍电影,把电影送到视障朋友耳边,今年还走进联合国教科文组织总部举办专场放映。
2026-10-13 10:01
记者近期从中国互联网络信息中心获悉:截至今年上半年,我国生成式人工智能用户规模超7亿人,普及率超50%。
2026-10-13 09:58
高校辅导员队伍建设要把握高校思政工作的“变”与“不变”,着眼于增强辅导员对人工智能的趋势感知力、技术理解力、实践创新力和伦理判断力,将政策理念、形势挑战、技术发展、实践案例相结合,精心设计课程,切实增强人工智能赋能质效,全时空陪伴“数字一代”。
2026-10-13 09:57
今年10月12日,是我国首批国家公园设立五周年。五年来,各国家公园统筹推进山水林田湖草沙一体化保护和系统治理,实施栖息地修复、生态廊道连通、人为活动管控等系列举措,区域生态本底持续巩固。
2026-10-13 09:51
巴山蜀水,苍茫山林间,大熊猫安然栖息,川金丝猴、珙桐等同域珍稀动植物共生于此。多年前,栖息地面积缩减一度令大熊猫濒临灭绝;圈养大熊猫也长期面临繁殖难、育幼难等难题,维系大熊猫种群数量极为不易。
2026-10-12 10:09
近年来,河北省唐山市丰南区积极调整农业结构,引导农户发展特色农业,通过“南果北移”“南苗北育”模式,引进优良甘蔗品种种植,促进农业增效农民增收。图为10月11日,唐山市丰南区黄各庄镇宣庄六街的农民在田间收获甘蔗。
2026-10-12 10:08
加拿大外长阿南德也表示,北极在关键矿产、能源、交通等方面拥有巨大潜力,但关键在于要让“当地人受益”。赵隆指出,特朗普2025年重返白宫后美国再度退出《巴黎协定》,加深了其与盟友在气候政策上的分歧。
2026-10-12 10:07
6时30分起,各类等待审核、签发的预报预警材料堆满了陈涛的案头;一个半小时后,全国天气会商准时开始,陈涛快步走上首席预报发言岗位——多方预报意见不断交汇,最终产生预报结论。
2026-10-12 10:07
加载更多