一颗逃过恒星死亡命运的类木星行星

# 一颗逃脱了恒星死亡的木星大小行星 来源: https://arstechnica.com/science/2026/07/a-jupiter-size-planet-that-escaped-its-stars-death/ 目前尚不清楚这颗行星是如何躲过其恒星膨胀的红巨星阶段的。 艺术家笔下围绕一颗小型暗淡恒星运行的大型行星。 (https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2026/07/image-4.jpeg) WD 1856 b 是唯一一个确认存活于类太阳恒星死亡后的行星案例。它是一颗木星大小的世界，围绕着一颗白矮星运行——白矮星是类太阳恒星燃烧后的残骸。如今，一个天文学家团队首次利用詹姆斯·韦伯空间望远镜仔细观测了这颗行星，他们发现的结果让这个本已奇特的系统变得更加怪异。 ## 一场研究狂潮 WD 1856 b 是一个意外发现。2020年，天文学家将 TESS 望远镜对准了大约2000颗白矮星的样本。这些恒星是已经经历过红巨星阶段的类太阳恒星的残骸，留下了主要由碳和氧等元素构成的、地球大小的天体。TESS 团队当时正在寻找可能穿越这些死亡恒星表面的小型天体，比如彗星或小行星。 他们在 WD 1856 系统中发现了一颗气态巨行星。“他们一看之下就说，好吧，这很诡异，”康奈尔大学理论天体物理学家、最近关于 WD 1856 b 的《自然》研究论文的合著者克里斯托弗·奥康纳说道。 这颗白矮星的体积大约是环绕它的气态巨行星的七分之一。每当行星从白矮星前方经过时，其亮度本应几乎降至零，但实际上却只减少了约一半。奥康纳认为，原因是这是一次掠食凌星，即只有行星盘的边缘掠过恒星表面。“这是一种极不可能的视角，”他说，“但这是解释我们所看到现象的唯一方式。” 此外，这颗行星的轨道距离白矮星约0.02天文单位，这与我们关于恒星死亡应如何重塑其系统的观念相悖。“当恒星膨胀成为红巨星时，它会吞噬内行星，”奥康纳解释道。然后，在收缩成白矮星的过程中，它失去了大约一半的原始质量，这意味着其引力变弱了。“外行星，比如气态巨行星，应该会向外迁移大约两倍的距离，”奥康纳说。 然而，WD 1856 b 显然没有向外迁移。它反而更近了。 这一发现立即引发了科学界的轰动。“这让理论天体物理学家陷入了一场研究狂潮，”奥康纳说。“当你发现某个完全怪异、完全处于错误位置、完全出乎以往任何思维模式意料的东西时——这就是宇宙邀请我们发挥创造力。”不过，首先，科学家需要更多数据来发挥创造力，因此奥康纳的团队预订了詹姆斯·韦伯太空望远镜的时间，以更仔细地观察 WD 1856 系统中正在发生的事情。 ## 八分钟的光 詹姆斯·韦伯太空望远镜的观测于2023年4月27日进行，捕获了一次仅持续八分钟的凌星。观测角度以及恒星与其行星之间不寻常的大小不匹配立即带来了技术难题。标准的系外行星透射光谱学假设一颗较小的行星完全遮挡在一颗大得多的恒星表面，但这里的情况并非如此。 为了克服这一问题，团队开发了新的方程，将透射光谱表示为行星与恒星盘重叠区域的时变面积。然后，他们修改了 POSEIDON（一种基于 JWST 数据重建系外行星大气层的软件），以考虑掠食凌星几何形状（该软件由该研究的主要作者瑞安·麦克唐纳开发）。当科学家们完成数据处理后，WD 1856 b 的大气层结果有些出人意料。 结果发现，这颗行星被气溶胶雾霾笼罩，其大气层含有甲烷。它的温度也远高于团队预期。WD 1856 b 似乎向太空释放的能量比从其冷却的主星接收到的能量多约25倍。奥康纳称，尽管它的恒星已经“死亡”了大约60亿年，但这颗行星仍在发光。 奥康纳认为，这种异常的温度告诉我们很多关于 WD 1856 b 的历史。 ## 运行温度高 “我们本以为这颗行星的温度与木星大致相当，但事实并非如此，”奥康纳说。在距离一颗已冷却60亿年的白矮星约0.02天文单位处，WD 1856 b 的温度应该在150至200开尔文之间，接近木星云顶的温度。然而，它的温度却约为400开尔文。“无论是什么导致这颗行星发光，它必定是一种内部产生的热量，而不仅仅是来自恒星的再辐射能量，”奥康纳说。 根据团队的说法，这颗行星不可能是在散逸其形成时残留的热量。一定有什么东西在某个时刻加热了它。通过反向运行行星冷却模型，团队设法估算出了这一事件发生的时间。由此，科学家们弄清了 WD 1856 b 为何如此靠近其恒星的最可能原因。 团队最初提出了两种相互竞争的情景来解释 WD 1856 b 如何进入其当前轨道。第一种是公共包层模型，即该行星原本处于近轨道，并在其恒星膨胀为红巨星时幸存下来未被吞噬，从恒星包层中脱离出来，变得炽热且紧贴残余核心。第二种是高偏心迁移模型，即该行星最初位于更远处，其轨道因与伴星（WD 1856 有两颗遥远的恒星伴星）的引力相互作用而失稳，随后在数十亿年间通过一系列高度偏心的俯冲螺旋向内。 这两种情景的一个区别在于时间。公共包层演化在恒星完成红巨星阶段时结束，在这种情况下大约发生在54亿年前。而高偏心迁移则可能在数十亿年后才将行星送至其当前轨道。 通过反向运行冷却模型推算行星当前温度，团队发现重新加热事件最有可能发生在红巨星阶段结束后30亿至55亿年——这远远晚于公共包层情景的时间范围。“我们将行星的温度解释为其迁移过程的余热，”奥康纳说。“我们认为，时间点表明它只能是通过与伴星之间的引力相互作用才到达现在的位置。” 但这一解释附带了一个条件。 ## 寻找幸存者 计算中使用的冷却模型是针对具有木星般大气成分（甲烷约占大气层的0.3%）的天体构建的。而在 WD 1856 b 上，甲烷含量高达约7%。由于甲烷是一种非常有效的温室气体，这种差异可能使模型的预测出现偏差。奥康纳表示，有必要构建大气成分更接近 WD 1856 b 的新模型，以确保我们准确了解这颗幸存行星的演化过程。“这需要非常专注的努力，”他说。不过，诸如此类的努力可能很快就会收到回报。 WD 1856 距离地球仅约75光年——它几乎是我们银河系的邻居。奥康纳将这种近距离视为一种线索，表明可能还有更多行星比它们的恒星活得更久。“有一颗离我们这么近，这暗示着可能还有更多这样的行星等待被发现，”他说。不过，在开始大规模搜寻行星幸存者之前，团队希望更详细地研究 WD 1856 系统。 “我们已经对该系统进行了额外的詹姆斯·韦伯望远镜观测。这些观测是在我们提交这篇论文很久之后进行的。我们的团队其实才刚刚起步，”奥康纳说。 《自然》，2026年。DOI:10.1038/s41586-026-10514-7 (https://doi.org/10.1038/s41586-026-10514-7) Jacek Krywko 的照片 (https://arstechnica.com/author/jacek_krywko/) Jacek Krywko 是一名自由科学和技术作家，涵盖太空探索、人工智能研究、计算机科学以及各种工程奇思妙想。 1 条评论 (https://arstechnica.com/science/2026/07/a-jupiter-size-planet-that-escaped-its-stars-death/#comments) 1. 最受欢迎文章中的第一篇文章的配图：中国回收了首枚可重复使用火箭，并展示了一种新方法 (https://arstechnica.com/space/2026/07/china-recovered-its-first-reusable-rocket-and-showed-a-new-way-to-do-it/)