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斯皮策太空望远镜,在宇宙中找到了什么奇怪星球?

时间:2017年08月30日 信息来源:宇宙小百科 点击: 【字体:

恒星趋死,行星新生

2003年8月,美国宇航局将一台红外望远镜——斯皮策太空望远镜(Spitzer Space Telescope)发射升空。这是人类送入太空的最大的红外望远镜,也是大型轨道天文台计划的最后一台空间望远镜。它的主要任务就是搜索日外行星,为人类寻找第二个家园。



斯皮策太空望远镜的红外探测灵敏度极高,能将波长在3~180微米之间的红外辐射尽收眼底。它的红外之眼能够穿透宇宙中的各类尘埃,直击黑暗背后隐藏的无限奥秘。

红外线视野中的行星

众所周知,行星是不会发光的,它们只能反射身边恒星的光芒。由于距离遥远,当行星反射的光芒到达地球时,往往会变得非常微弱,并不能被我们看到。那么我们又该如何去发现日外行星呢?

宇宙的温度基本处于绝对零度,但行星却往往能借助恒星给予的热量,发射出一些红外辐射。对人类而言,这一点点的红外辐射,正是能让我们发现行星的最好线索,而斯皮策太空望远镜的红外之眼就恰恰是绝佳帮手。

不过,在宇宙的词典里并没有“绝对”这个词汇。事实上,某些年轻的行星也拥有自己的红外辐射。

行星与恒星共同诞生于一大批的宇宙尘埃中。恒星率先形成,行星随后用剩余的废弃原料建造了自己。在它刚刚形成的时候,积聚起来的物质能够产生巨大的热量,而这些热量也能发出红外辐射。虽然这类辐射非常微弱,但在红外望远镜的视野里,科学家依旧能够轻易发现它们的存在,而且还能通过辐射量,判断行星的大致年龄。随着岁月的流逝,年轻的行星会逐渐消耗自身的热量,慢慢冷却,最终只能依靠着恒星发出微弱的光芒。

其实,这些来自宇宙深处的红外线在到达地球的时候,都会率先被大气层吸收,



根本无法到达地面。因此,我们只能将望远镜放置在太空中,才能接收到它们的信号。在地球上空,利用红外之眼观测宇宙的,除了寻找日外行星的斯皮策太空望远镜之外,还有宽视场红外巡天探测器。



正是在它俩的通力合作之下,人们发现了一颗白矮星身边的多余红外辐射,这似乎来自于一颗行星。但奇怪的是,这颗本应是年老色衰的行星,却有着多余的红外辐射,就像是重返20岁那样。

真假物质盘

这颗白矮星名叫PG 0010+280。虽然科学家暂时还没有在它周围发现行星的踪迹,但却发现其周围存在着很明显的红外辐射。这些多余的辐射表明了一点——白矮星的周围一定存在着某些东西,正是它们吸收了白矮星的热量,发出了红外辐射。



那么,这些东西是什么呢?科学家的第一反应是物质盘。

他们分析指出,白矮星的引力很可能会把周围的小天体吸引到自己的身边。但这些小天体并不会直接坠落到白矮星的表面,而是会在接近白矮星的过程中,被引力撕碎成为一个环绕白矮星的物质盘。这就像是土星的光环,但环面会更厚,物质也会更多。

其实人类早已在像白矮星这样的死亡恒星周围,发现过这样的物质盘,近几十年来,更是发现过数十个这样的系统。因此,科学家做出这样的判断并不奇怪——白矮星PG 0010+280多余的红外光辐射,就是来源它身边的物质盘。

虽然物质盘本身不能发出光芒,但当它吸收了白矮星的光芒和热量后,就会拥有自己的热量,就能发出温和的红外辐射。

也许所有人都认可这样的结论,但现实并非如此。研究人员发现,这个白矮星多余的红外辐射并非来自由小天体形成的物质盘。

一般而言,白矮星的大气中只含有氢或氦元素。倘若包含了氧、镁、硅和铁等较重的元素,那么这些物质必定是由其他天体携带而来的,这些天体破碎的碎片会形成圆环,并包裹在白矮星的周围。但天文学家并没有在白矮星PG 0010+280的光谱中,发现这些多余的物质。这也就说明,那些多余的红外辐射并非来自物质盘,它们的来源只有一种可能——一颗行星。

不破不立

如果我们生活在20世纪60年代,那么“一颗白矮星周围有一颗行星”这样的言论,必定会被所有的天文学家嗤之以鼻。这是为什么呢?

白矮星其实是恒星处于弥留之际的一个阶段,我们基本上可以将它认定为一个死亡的恒星。此时此刻,虽说它还拥有极高的温度,但已基本没有能力制造光芒了。作为一颗普通的恒星,当表面的氢元素燃烧殆尽后,它就会变成红巨星,此时便要历经一个爆发的过程。科学家曾经以为,这个过程会把周围的行星全部摧毁,并把它们变成尘埃盘。因此,以我们原本的认知而言,白矮星的身边是不应该有行星的。



但是,白矮星PG 0010+280身边的那颗行星却不一样,它其实是一颗巨行星,质量极其巨大。我们将它定义为褐矮星,一种介于行星与恒星之间的天体或许更为准确。它的超大质量,让它抵挡了当初红巨星的吞噬,安全地度过了那个危险的时代,并存活至今。

此外,这颗巨行星还有另一大特征。一般而言,大行星通常都会与恒星保持一定的距离,就像是太阳系的木星和土星那样,这样它们就能避开那场浩劫。即便当初恒星的爆发异常猛烈,也至多是把这些大行星的轨道向外侧推开一些而已,还不至于摧毁它们。这颗巨行星也是如此,它与白矮星保持着相对安全的距离。但不管轨道是否远离了白矮星,这颗巨行星依旧从属于PG 0010+280。

超大的质量和合适的距离,让巨行星完好的留存至今,这也造就了一个宇宙奇观——白矮星的身边有一颗行星。

死亡恒星让行星更年轻

如果上述现象确实存在,那么白矮星PG 0010+280身边多余的红外辐射难道来自这颗行星?可按理来说,它应该已经年老色衰,没有更多的能力向外迸发红外辐射了。

研究小组为此伤透了脑筋,他们想起一个遥远的传说,这个传说在科学界广泛流传,那是一个美丽而神奇的传说——寿命高达十几亿年的巨行星,在它们形成早期的时候,就已经耗散了自身的热量,那些原本代表着年富力强的红外辐射也已消逝无迹。但是,恒星的死亡让它获得了新生。

当白矮星把氢元素燃烧完毕后,就会发生爆发并极度膨胀,最终变成一颗红巨星。在这个过程中,会有无数的碎片向外喷发,这些物质吸收了白矮星的光芒和能量,能够产生极大的热量。然而,由于白矮星和巨行星的强大引力,这些物质根本无法逃离它们的控制。最终,绝大多数携带着白矮星能量的碎片,会从四面八方开始接近巨行星。其中一部分飘飘洒洒,就像是下雨那样降落到了巨行星的表面,还有一部分则会弥漫在巨行星的周围。这些原本属于白矮星的物质,让巨行星经历了一次彻底的洗礼,并吸收了足以让它重新焕发容光的能量。



白矮星,这种已经死亡的恒星,用它最后一点能量,赋予了本已步入暮年的巨行星再次年轻的资本——它又能向外散发红外辐射了!宇宙中也存在着传承,一个天体的新生伴随着另一个天体的消亡,那颗巨行星用红外辐射向外界诉说着白矮星曾经的辉煌。或许,白矮星PG 0010+280身边多余的红外辐射,就是来自这样一颗返老还童的巨行星。


(作者:佚名)
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