美國太空總署(NASA)宣佈科學家首次發現有一顆完整的行星正在繞行一顆白矮星。白矮星是類似太陽大小的恆星的緻密殘留物,和地球差不多大。

這次發現的行星編號為WD 1856 b,大約是白矮星WD 1856+534的七倍大小。它以34個小時周期繞行白矮星。這比水星繞太陽公轉的速度快60倍以上。這顆行星是利用NASA的凌日系外行星巡天衛星(TESS)發現的。

美國威斯康星大學麥迪遜分校(University of Wisconsin Madison)的Andrew Vanderburg教授說:「不知道通過甚麼途徑,行星WD 1856 b能夠保持自身完整的情況下非常接近白矮星。一般而言,白矮星在形成過程中會摧毀附近的行星,而後來靠得太近的天體通常都會被白矮星的巨大引力撕裂。我們仍然對WD 1856 b如何到達其當前位置而又能保持完整有很多疑問。」

這次發現行星 離地球80光年

這次發現的行星位於天龍座,離地球大約80光年。它繞著一個平靜的白矮星運行。這顆白矮星直徑約18,000公里,年齡高達100億年,並且是一個三恆星系統的成員。

當類似太陽的恆星能量耗盡時,它會膨脹到原始大小的數百至數千倍,形成一個紅巨星。最終,它噴射出恆星氣體的外層,損失其質量的80%。剩下的核心變成白矮星。在此過程中,通常會吞沒並焚燒附近的天體。

研究團隊估計,這次發現的行星原來離白矮星的距離至少要比現在大50倍,才能防止被焚燒殆盡。

「我們早就知道白矮星誕生後,小行星和彗星之類的小物體會被散射並飛向白矮星。它們通常被白矮星的強大引力扯碎。」文章作者之一、美國夏威夷的雙子星天文台(Gemini Observatory)的研究員許偲藝說。 「這就是為甚麼當Andrew Vanderburg教授告訴我有關該系統的消息時,我感到非常興奮的原因。雖然我們知道行星也可能向內散射,但這是我們第一次看到在向內運行過程中保持完整的行星。」

研究團隊提出了幾種模型可能解釋行星WD 1856 b如何進入白矮星附近的橢圓路徑。隨著白矮星引力持續拉扯行星,會產生巨大的潮汐並耗散其軌道能量。這會導致行星的運行軌跡在未來變得更圓。

文章合作者、美國加州理工學院(California Institute of Technology)的博士後研究員Juliette Becker說:「最有可能的情況是,在WD 1856b的原始軌道附近有另外幾個木星大小的行星。這種大行星的引力很容易導致不穩定性,造成行星被向內散射。但是目前,我們的理論還缺乏觀測證據。」

其它可能的情況還包括三恆星系統中另外兩顆紅矮星G229-20 A和B在超過數十億年的引力拖拽效果,或者是有流浪恆星掠過三恆星系統造成擾動。然而,研究團隊不太支持這些模型,因為它們需要經過精密調校的物理條件才能獲得與巨大伴侶行星模型相同的效果。

研究團隊使用NASA的斯皮策空間望遠鏡(Spitzer Space Telescope)在紅外波段下觀察了該系統。如果WD 1856 b是棕矮星一類的低質量恆星,它將自己發出紅外光。當研究團隊將Spitzer數據與西班牙的加那利大型望遠鏡(Gran Telescopio Canarias)的可見光觀測結果進行比較時,他們發現沒有明顯的區別。

WD 1856 b 或14倍木星的行星

結合恆星的年齡以及有關該系統的其它信息,研究團隊得出結論,WD 1856 b極有可能是一顆不超過木星大小14倍的行星。

目前尚無證據表明系統中還有沒有其它行星存在。這顆白矮星非常小,以至於很難捕捉到距離白矮星更遠的行星的信號。

研究團隊撰寫了兩篇關於這項新研究的論文,分別發表於2020年9月16日的《自然》和《天體物理期刊快報》上。◇