科学家们表示,他们发现了一颗行星,这颗行星可能是由死去的主恒星烧毁的残骸形成的,这在宇宙中尚属首次。
周一发表在《自然天文学》杂志上的一项研究的作者表示,这颗行星很可能是一颗围绕一颗名为 HS 0209+0832 的白矮星运行的气态巨行星,距离地球约 270 光年。在分析了哈勃太空望远镜和其他仪器的观测结果后,研究小组发现了化学证据,表明这颗行星可能是由恒星喷射的物质凝结而成的。 它耗尽了能量并落入了一颗白矮星。
当一颗类似太阳的恒星死亡时,它首先迅速膨胀成一颗红巨星,然后脱落其外层,留下一个小得多但热致密的核心,称为白矮星。一些第一代行星,即那些最初与恒星同时形成的行星,如果它们的轨道足够宽,可能会在这场灾难性事件中幸存下来。天文学家观察到了几个围绕白矮星运行的第一代幸存者,但他们从未发现过所谓的第二代行星——一个来自垂死恒星碎片的全新世界。
HS 0209+0832可能诞生了一颗新行星的一个迹象是白矮星表面不寻常的重元素痕迹,研究作者认为这是落入残余核心的行星物质。 “这种行星材料富含一种叫做铌的元素,”英国华威大学物理系博士生杰米·威廉姆斯说。 “这是第一次在白矮星中发现这种元素,这意味着这颗行星的物质是由恒星死亡时的灰烬制成的。”
对美国宇航局凌日系外行星勘测卫星(TESS)观测结果的进一步分析显示,微弱的光信号每 4.4 天重复一次——研究人员称这与一颗围绕白地幔运行的巨型行星一致。
“围绕白色恒星运行的行星的有趣之处在于,由于白色恒星随着时间的推移而冷却,它们的宜居带非常稳定。第二代行星可以形成,然后在宜居带中停留数百亿年,”威廉姆斯说。
如此长的稳定期可能为生命提供了最好的条件,但还需要更多的工作来证实 他补充说,发现了第二代行星。 “这不是一颗已确认的行星,”威廉姆斯说。 “现在只是一个候选人。”
红巨星阶段结束后,当垂死恒星迅速消散时, 它变成了一个可以生产各种元素的原子炉。然而,当燃料耗尽并且 恒星变成白矮星,包括铌在内的重元素迅速下沉,只留下氢和氦等较轻元素在表面。研究人员确定,HS 0209+0832中检测到的铌必定来自恒星周围。威廉姆斯说:“我们认为这些元素落到了白矮星的表面,因为白矮星非常热,发出强烈的紫外线辐射,破坏了邻近行星的大气层。”
研究合著者、科罗拉多大学博尔德分校大气与空间物理实验室研究员戴维·J·威尔逊说,至少自天文学家了解系外行星以来,第二代行星的想法就一直存在。
威尔逊解释说,科学家们在脉冲星(一种快速旋转的死亡恒星)周围发现了第一批系外行星,由于脉冲星是在称为超新星的大规模爆炸中形成的,因此这些行星很可能是第二代行星,因为任何原始行星都会被大爆炸摧毁。
“虽然白矮星不是由超新星产生的,但它们周围都是碎片,”他通过电子邮件说。 “有在恒星的巨大阶段中幸存下来的行星,没有幸存的行星的破碎残余物,以及恒星从巨星变成白矮星时留下的气体和尘埃。

天文学家仍然不知道第一代行星如何形成的所有细节,这意味着这个新报道的第二代行星背后的潜在机制更加不确定。威廉姆斯认为,行星形成的过程可能是由一颗死亡恒星与第二个天体的碰撞引起的。威廉姆斯说:“可能还有另一个更接近恒星核心的天体,也许是一颗质量约为太阳 20% 的恒星,或者是一颗褐矮星。”他指的是介于恒星和行星之间的一类很酷的天体。
如果第二个物体在恒星的巨大阶段撞击恒星,它可能会将所有尘埃和气体散布到巨大的云中,将其中一些变成圆盘。然后这个圆盘继续绕白矮星运行,产生了一颗行星。威廉姆斯补充道:“正常白矮星中没有圆盘,因为恒星物质仅在红巨星阶段才会喷射出来。”
研究人员计划明年使用美国宇航局的哈勃和钱德拉X射线天文台,但他们也要求使用强大的詹姆斯·韦伯太空望远镜,这可以提供有关行星存在或特征的更多信息。
威廉姆斯说,如果得到证实,这个遥远的世界属于一类全新的行星,并表明白矮星周围可能存在第二代行星。
威尔逊说,这一发现也将对我们的太空社区产生影响。 “太阳最终会变成一颗白矮星,所以我们也在关注太阳系的未来——也许太阳有一天会发现一颗新行星!”
英国莱斯特大学物理与天文学学院讲师莎拉·凯斯韦尔(Sarah Casewell)表示,第二代行星的新发现非常令人兴奋,她没有参与这项研究。
他在一封电子邮件中说:“我们知道大量白矮星受到了行星物质的污染,这些行星物质的成分与太阳系中的岩石相似。” “然而,在这种情况下,白色的恒星受到了非常不寻常的物质的污染,这种物质的成分与我们在恒星结束生命时看到的原子相似。”
宇宙中超过 95% 的恒星最终都会变成白矮星,天文学家已经对数十万颗白矮星进行了编目。找到一颗在白矮星之后形成的行星意味着其他行星周围还存在第二代行星。 凯斯韦尔说,白矮星是可能的——太阳死亡后,太阳系中可能会出现新的行星。
英国剑桥大学副教授艾米·邦索(Amy Bonsor)没有参与这项工作,她说,之前对白矮星的观测表明,一些行星系统在恒星死亡后仍能幸存,但最新发现开启了新行星形成的可能性。他在一封电子邮件中说:“这种范式转变使我们能够进一步探索是否可以表征或研究这些第二代行星系统的宜居性。”
哈勃科学运营中心太空望远镜科学研究所的任务科学家苏珊·穆拉利表示,这一发现还将为研究提供进一步的证据,表明即使在主星死亡后,行星系统仍然是多样化和复杂的。
“一些行星可能在恒星死亡后幸存下来,另一些行星可能会被喷射到太空或被恒星吃掉。如果第二代行星是可能的,那么许多白矮星将拥有比我们预期的行星,”未参与这项研究的穆拉利在一封电子邮件中说。 “第二代系外行星的证据表明,这些系外行星之外存在生命的可能性比之前想象的更大。”
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