一幅插圖顯示了一個類似木星的世界圍繞著一顆死亡的旋轉矮星運行。（圖片來源:uux.cn/Robert Lea（與Canva共同創作））
（神秘的地球uux.cn）據美國太空網（羅伯特·李）：詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）已經證明自己擅長通過對超遠距離的物體進行成像來窺視過去，但一項新的突破可能會使這台強大的儀器幾乎像一個科學水晶球一樣，凝視著太陽係的遙遠未來。
JWST預言了兩顆太陽係外行星或“係外行星”可能罕見的直接方向，它們圍繞兩顆不同的死星或“白矮星”運行
這些行星不僅與太陽係氣體巨星木星和土星非常相似，而且白矮星也與太陽的命運相似。當太陽自身轉變為白矮星時，這種變化可能會摧毀太陽係內部的行星——一直到木星。
“在白矮星周圍發現的行星非常少。這兩顆候選行星的非凡之處在於，它們在溫度、年齡、質量和軌道間距方麵比以前發現的任何行星都更接近我們太陽係外圍的行星，”該研究的主要作者、太空望遠鏡科學研究所的天文學家蘇珊·穆拉利告訴Space。“這讓我們第一次有機會看到行星係統在其恒星死亡後的樣子。”
我們未來的快照
這些候選行星是由JWST的中紅外儀器（MIRI）直接觀測到的，它們圍繞白矮星WD 1202-232和WD 2105-82運行。一顆候選係外行星距離其白矮星宿主的距離約為地球和太陽距離的11.5倍。另一個候選者離它死去的恒星母體更遠，距離大約是我們行星和恒星之間距離的34.5倍。
這些行星的質量目前尚不確定，穆拉利及其同事估計它們是太陽係中最大行星木星的1至7倍。
大約50億年後，當太陽耗盡其核心發生的核聚變過程的燃料供應時，它將膨脹為一顆紅巨星。然而，核聚變將繼續在其外層進行。這將看到我們恒星的外層延伸到火星，吞噬水星、金星、地球，可能還有紅色星球本身。最終，這些外層將冷卻，留下一個悶燒的恒星核心，現在是一顆白矮星，周圍是耗盡的恒星物質的行星狀星雲。
然而，這些係外行星探測暗示了當太陽死亡時，火星以外的行星，氣態巨行星木星和土星可能會發生什麽。
穆拉利說:“我們的太陽預計將在50億年後變成一顆白矮星。”“我們預計恒星死亡後，行星會向外漂移，進入更寬的軌道。因此，如果你把這些候選行星的時間往回撥，你會發現它們的軌道間距與木星和土星相似。
“如果我們能夠確認這些行星，它們將提供直接證據，證明像木星和土星這樣的行星可以在其宿主恒星死亡後幸存下來。”

JWST儀器MIRI在其白矮星周圍看到的兩顆係外行星。（圖片來源:uux.cn/穆拉尼等人，2024年）
此外，這一發現的核心白矮星被比氫和氦更重的元素汙染，天文學家稱之為“金屬”。這可能暗示了太陽死亡後火星和木星之間的小行星帶中的天體會發生什麽。
穆拉利解釋說:“我們懷疑這些巨大的行星將彗星和小行星帶到了恒星表麵，從而導致了金屬汙染。”“這些行星的存在加強了金屬汙染和行星之間的聯係。由於25%至50%的白矮星顯示出這種汙染，這意味著巨大行星在白矮星周圍很常見。”
因此，任何在太陽死亡後幸存下來的小行星都可能發現自己被木星和土星擊中。
這一雙重發現令人印象深刻，超出了它對我們行星係統未來的預測——它也隻是代表了一項罕見的科學成就。
一次罕見的直接係外行星探測
自20世紀90年代中期發現第一批係外行星以來，天文學家已經發現了大約5000顆太陽係外的行星。根據行星協會的數據，截至2020年4月，這些係外行星中隻有50顆是通過直接成像發現的。
這是因為來自如此遙遠距離的行星的任何光線通常都會被該行星母星的強光淹沒，這使得直接發現係外行星就像看到一隻螢火蟲停在點亮的燈塔上一樣。
因此，通常通過它們對恒星光線的影響來觀察係外行星，要麽通過它們穿過恒星表麵時導致光輸出下降，要麽通過行星引力牽引恒星時產生的“擺動”運動來觀察。
穆拉利說:“我們直接拍攝了這兩顆係外行星的圖像，這意味著我們拍攝了它們的照片，並看到了行星本身產生的光。”“大多數已發現的係外行星都是使用淩日法或通過測量恒星的運動發現的。這些間接方法傾向於更接近恒星的行星。直接成像更好地發現離恒星更遠的行星，軌道間距更大。”
她解釋說，通過直接發現這些行星，JWST開啟了進一步研究這些世界的可能性；科學家現在可以開始調查行星大氣的成分等問題，並直接測量它們的質量和溫度。
穆拉利補充說，她和她的團隊發現的這些係外行星並非都在意料之中，這些怪癖可能會改變天文學家對這些係外行星的總體看法。
或者，目標世界的奇怪特征可以為長期尋找的係外衛星提供誘人的線索。
“如果這些是行星，那麽令人驚訝的是，它們在中紅外波段並不像我們預期的那樣呈紅色。考慮到它們的年齡和15微米的亮度，JWST在5微米和7微米收集的光量比我們預期的要亮，”穆拉利總結道“這可能會挑戰我們對係外行星大氣物理和化學的理解。
“也可能意味著有另一個光源，比如繞行星運行的受熱衛星。”
該團隊的研究成果以預印本形式發布在研究資源庫網站arXiv上。