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Faculty版 - 这颗“死星”是对太阳系未来的最好一瞥

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j****a
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我们的太阳系将如何消亡？这是一个非常重要的问题，研究人员利用我们的物理知识来
创建复杂的理论模型，对此进行了大量的推测。
我们知道，太阳最终将变成一颗“白矮星”，一颗燃烧的恒星残骸，其微弱的光会逐渐
消失在黑暗中。这一转变将涉及一个暴力的过程，将摧毁未知数量的行星。
那么，哪些行星会在太阳消亡后幸存下来呢？寻找答案的一种方法，就是看看其他类似
行星系统的命运。
然而，事实证明这很困难。白矮星发出的微弱辐射，使我们很难发现那些在恒星转变中
幸存下来的系外行星（围绕太阳以外恒星的行星）—— 它们实际上都隐藏于黑暗之中。
事实上，在目前人类已知的4500多颗系外行星中，只有少数在白矮星周围被发现。但这
些行星的位置表明，它们是在恒星死亡后到达那里的。
上图：艺术家对白矮星系统的描绘。
这种数据的缺乏，给我们自己的星球未来命运描绘了一幅不完整的图景。幸运的是，我
们现在正在填补空白。
在发表在《自然》杂志上的一篇新论文中，科学家们报告发现了第一颗已知的系外行星
，它在其恒星死亡后幸存了下来，其轨道也没有因其他行星的移动而改变，而且，它环
绕的距离与太阳和太阳系行星之间的距离相当。
一颗类似木星的行星
这颗新的系外行星是科学家们在夏威夷的凯克天文台发现的，它在质量和轨道分离方面
与木星特别相似，为我们了解濒临死亡的恒星周围的行星幸存者提供了关键的快照。
一颗恒星转变为白矮星需要经历一个剧烈的阶段，在这个阶段它会变成膨胀的“红巨星
”，也被称为“巨大分支”恒星，比之前大数百倍。
科学家们相信，这颗系外行星是刚好幸存了下来。如果，它最初离其母恒星更近，它就
会被恒星的膨胀吞没。
当太阳最终变成红巨星时，它的半径实际上会扩大到地球当前的轨道。这意味着太阳将
（很可能）吞没水星和金星，也可能吞没地球 —— 但我们不能确定。
上图：太阳演化成的红巨星将覆盖地球的轨道。
木星及其卫星预计会存活下来，尽管我们之前并不确定。但是，随着我们发现这颗新
的系外行星，科学家们现在可以更加确定，木星真的会成功。
此外，这颗系外行星位置的误差幅度可能意味着，它与白矮星的距离几乎是木星目前与
太阳的距离的一半。如果是这样，这就为假设木星和火星会成功提供了额外的证据。
那么，有生命能在这种转变中存活下来吗？
在最初的几十亿年里，一颗白矮星可以为非常接近它的卫星或行星上的生命提供动力（
大约是太阳和水星之间距离的十分之一）。在那之后，就没有足够的辐射能量维持任何
东西了。
小行星和白矮星
尽管围绕白矮星运行的行星很难找到，但更容易探测到的是靠近白矮星表面正在破裂的
小行星。
对于那些离白矮星如此近的系外小行星来说，它们需要有足够的来自系外行星的动量。
因此，系外小行星一直被认为是系外行星存在的证据。
科学家们的发现最终也证实了这一点。尽管在本文讨论的系统中，目前的技术还不允许
我们看到任何系外行星，但至少现在我们可以通过合并来自不同白矮星系统的证据，拼
凑出行星命运之谜的不同部分。
同时，系外小行星和系外行星之间的联系也适用于我们的太阳系。小行星主带和柯伊伯
带中的单个物体可能会在太阳消亡后幸存下来，但其中一些会被幸存的行星之一的引力
，推向白矮星的表面。
未来的发现前景
这颗新的白矮星系外行星是通过所谓的微透镜检测方法发现的。这着眼于光是如何因强
引力场而弯曲，当从地球上看时，当一颗恒星与更远的恒星暂时对齐时，就会发生这种
情况。
来自前景恒星的引力放大了来自它后面恒星的光。任何围绕前景中恒星运行的行星，都
会弯曲和扭曲这种放大的光，这就是我们可以检测到它们的方式。
科学家们研究的这颗白矮星距离银河系中心有四分之一的距离，离我们的太阳系约6500
光年，而离我们更远的恒星在银河系的中心。
微透镜技术的一个关键特征是，它对围绕木星-太阳距离的恒星运行的行星非常敏感。
其他已知的围绕白矮星运行的行星是用不同的技术发现的。这些技术对不同的恒星-行
星分离很敏感。
有两个例子与行星有关，它们在恒星转变为白矮星后幸存下来，并比以前更接近白矮星。
上图：凌日光度法的图示。
一个是通过凌日光度法发现的 —— 一种检测行星在白矮星前面经过时的方法，这会导
致地球接收到的光下降；另一个是通过探测行星蒸发的大气层发现的。
还有一种探测技术叫：天体测量法，它可以精确地测量天空中白矮星的运动，预计也会
产生结果。
未来，在几年后，盖亚任务（Gaia）的天体测量预计将发现大约十二颗围绕白矮星运行
的行星。也许这些可以提供更好的证据，证明太阳系将如何消亡。
各种各样的发现技术预示着未来潜在的探测，这可能会提供对我们自己星球命运的进一
步洞察。但就目前而言，这颗新发现的类木星系外行星提供了对我们未来最清晰的一
瞥。

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