▲研究发现一颗巨行星围绕一颗小不点白矮星飞速旋转。（图片来源：NASA's Goddard Space Flight Center）

在地球上与太空中的众多望远镜的帮助下，一支国际研究团队发现了一颗与木星大小相当，围绕着白矮星飞速旋转的行星。这个距离我们80光年的天体系统，违反了目前关于恒星与行星的已有认知。这颗白矮星是一颗类似太阳的恒星的残骸，萎缩到跟地球一般大小，质量却足足有太阳的一半。巨大的行星绕着这颗小不点恒星旋转。因为轨道与恒星近在咫尺，所以旋转一周只需34小时——相比之下，在太阳系中，就连最近的水星旋转一周也需要90天。

尽管此前已经有零星的证据指向绕白矮星旋转的巨行星，这项新的发现首次确切证实了这种奇妙组合的存在。这凸显出恒星系统几种不同的演化方向，而我们或许能从中窥视太阳系的命运。这样，行将就木的白矮星，甚至有可能“回光返照”，孕育宜居带中的新生命。

领导这项研究的安德鲁·范德伯格称：“我们从没见过离白矮星这么近却还完好无损的行星。”范德伯格最近成为了威斯康星大学麦迪逊分校的一名助理教授，此前则是得克萨斯大学奥斯汀分校的研究员，这项工作正是在此期间完成的。

范德伯格率领着一个庞大的国际天文学家团队，负责分析数据。这些数据来自于NASA的系外行星搜索望远镜（TESS），以及加那利群岛上的两台大型地面望远镜。

范德伯格本来是想要研究白矮星，顺便看看它们的行星的。白矮星是太阳大小的恒星在耗尽了核聚变燃料之后留下的残骸。当范德伯格还是一名研究生的时候，曾核查过开普勒空间望远镜（Kepler space telescope）记录的数据，并偶然发现了一颗被碎屑云环绕着的白矮星。

范德伯格说道：“后来我们发现，那其实是一颗微型行星或小行星。我们观察的是它正被撕成碎片的时候，这可太酷了。”恒星向白矮星演化的过程拉近了行星旋转的轨道，使得行星在引力的作用下被彻底摧毁。

从那以后，范德伯格就一直很好奇，是否会有行星，尤其是巨行星，能撑过恒星死亡的过程呢？

通过检索由TESS搜集的数千个白矮星系统的数据，研究人员发现，有一颗恒星每隔一天半，亮度都会短暂减半，这样的迹象表明，似乎有什么大东西沿着临近的轨道，飞快掠过恒星的表面。但要阐释这些数据却是一件难事，因为附近一颗恒星的光对TESS的观测造成了干扰。为了克服这一困难，天文学家们用更高分辨率的地面望远镜对TESS的数据进行补充。

范德伯格说：“一旦干扰能得到控制，他们只用了一晚的时间，就得到了比之前一个月的观测要干净得多的数据。”由于白矮星比一般的恒星小得多，大型行星掠过其表面时会挡住不少光。这样一来，地面望远镜反而更容易观测。

数据表明，有一颗与木星大小相当（或者略大）的行星，在距离恒星相当近的轨道上旋转。范德伯格的团队确信，这颗气态巨行星本来离恒星要远得多，是恒星演化为白矮星的过程，将它拖到了如此之近的位置。

那么现在的问题就是：这颗行星是怎么躲过被撕碎的命运的？此前用来解释白矮星与行星相互作用的模型，到这里似乎不太管用了。

研究人员的新模型有望揭开这一谜团。当恒星的核燃料消耗殆尽，它会逐渐膨胀为一颗红巨星，吞噬周边的行星，并同时破坏较远的类木行星的轨道稳定性。新的轨道是一个被拉长的椭圆形，其最窄处非常接近萎缩后的白矮星，而最宽处则非常遥远。

随着时间流逝，白矮星和行星之间的作用逐渐耗散掉了能量，最终将行星引向一个紧致的圆形轨道，只需一天半就能环绕白矮星一周。这个过程耗时漫长——需要数十亿年。这颗白矮星起码有60亿岁，是TESS观测到的最古老的白矮星之一。

虽然白矮星已不再进行核聚变，它们仍然能在冷却的过程中发光发热。因此，其附近有可能存在宜居带，即液态水可能存在的区域；而液态水或许能让生命诞生并繁衍。

既然研究已经证明了这类系统的存在，我们就有了一个找寻其他生命形式的诱人途径。白矮星-行星系统的独特结构提供了一个理想的机遇：我们可以研究在绕白矮星旋转的行星上，大气的化学特征。这或许能协助我们发现遥远星系中生命存在的线索。

编辑：李晨琰
责任编辑：顾军

来源：环球科学

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