科學家:死星不死,它們周圍很可能有生命出現
2023-03-31 08:59:24
根據科學家的觀察,銀河系中3%的恆星是白矮星。根據理論分析和計算,白矮星的比例可能佔宇宙中所有恆星的10%。作為恆星的遺蹟,宇宙中白矮星的數量相當可觀。
當恆星耗盡所有燃料時,它將進入生命的末期。根據錢德拉塞卡的計算,當恆星核心的質量小於3×10 ^ 30千克,即太陽質量的1.44倍時,它將成為白矮星。白矮星將不再經歷核聚變。它們會逐漸熄滅,冷卻,最終變得沉默。
總的來說,我們認為恆星的死亡意味著它所統治的系統將全部滅亡。然而,康奈爾大學卡爾·薩根研究所的博士生西婭·科扎吉斯最近在《天體物理學雜誌通訊》上寫道,這樣的屍體可能是天堂,而不是宇宙中的生命。
雖然這種說法聽起來很驚人,但她也給出了自己的理由:儘管白矮星停止了核聚變,但它仍然向外發射光,這是它儲存在主序列星相中的巨大能量。這種能量足以讓它在數十億年裡為周圍的行星提供合適的溫度和光線,從而為生命的出現提供機會。
她提出這一觀點的原因是近年來科學家在白矮星的觀測上取得了許多突破。2015年,一個科學小組發現了至少一顆圍繞白矮星運轉的解體行星。2019年,英國沃裡克大學的天文學家首次發現了圍繞白矮星運行的行星的證據。然後又提出了另一個理論:1/10000的系外行星我們可以觀察到圍繞白矮星的軌道。
(圖片說明:2019年,華威大學的天文學家在一顆白矮星周圍發現了一個氣體圓盤,可能是一顆被撕裂的行星)
可以想像,將來我們會發現越來越多的行星圍繞白矮星運行,儘管我們認為它們會在超新星爆炸中被摧毀。既然有行星,就有希望,其中可能有類地行星。因此,科扎吉斯將只關注這裡,希望在這些圍繞白矮星運行的類地行星上找到外星生命的可能性。
卡爾·薩根研究所主任麗莎·卡爾特內格說:「白矮星周圍的巖石行星將會是有趣的候選者,因為它們的宿主恆星和像地球這樣的行星差不多大。」
「我們希望能夠找到它們的過境現象,」科扎吉斯說,「如果我們觀察到它,科學家就能確定它的大氣中有什麼,然後參考這篇論文,將它與光譜指紋匹配,尋找生命的跡象。」'
(圖片說明:Kozakis等人隨論文發布了六個光譜,這可以幫助科學家比較和確定白矮星附近行星的大氣中存在哪些元素或物質。)
因此,她建議未來的望遠鏡應該考慮這項研究,並建造特殊的設備來觀察白矮星及其周圍的系統,看看那裡會發生什麼。
對科學家來說,觀測白矮星周圍的行星比觀測主序列恆星稍微容易一些。主序星通常會發出驚人的耀眼光芒,淹沒它周圍的行星,使我們難以觀察。白矮星是不同的,它們不那麼明亮,而且因為它們的密度高和體積小,它們不會對我們觀察行星造成太多的幹擾。
當然,白矮星的小尺寸也帶來了另一個觀察問題:凌日。我們現在發現或觀察系外行星,並且在許多情況下我們通過中天法同時觀察它們,也就是說,當行星在地球和宿主恆星之間移動時,我們通過宿主恆星微弱的光度變化來觀察它們。然而,白矮星通常沒有行星那麼大,所以它們周圍的行星必須非常巧合地在它們和地球之間移動,也就是說,地球必須精確地在行星軌道的平面上,才能被中天法觀測到。
在這篇文章中,Kozakis等人專注於為未來觀察白矮星的望遠鏡提供指導。公布這樣的指南可以讓觀察者知道要尋找什麼。她說。
我們知道,由於白矮星不再進行核聚變反應,它剩餘的能量最終會「坐以待斃,吃山空」並最終變成沒有任何光發射的黑矮星。因此,科扎吉斯在三種溫度條件下建立了自己的光譜準則,以幫助未來的科學家在不同溫度下對白矮星進行更精確的觀測。
儘管如此,觀察的難度仍然很大。Kozakis的文章關注生物信號,如甲烷、一氧化二氮(通常稱為一氧化二氮)和臭氧,但這些化學物質很容易被誤判。即便如此,科扎吉斯相信他的研究可以「擴展科學資料庫,尋找系外行星的生命光譜特徵」。
但是另一方面,許多人仍然懷疑白矮星周圍是否有生命。
(圖片說明:白矮星,一個緻密的天體,可能比地球小,儘管它的質量和太陽一樣。)
我們知道,當一顆恆星進入演化的末期,它會膨脹成一顆紅巨星。以太陽為例。當它變成紅巨星時,它的外殼甚至可以將火星包裹在裡面。據我們所知,沒有任何生命能夠承受這樣的傷害。至少在紅巨星階段,銀河系會被重新洗牌。
所以,當它結束膨脹和超新星爆炸時,它會有機會「重啟」並從頭開始孕育生命嗎?畢竟,白矮星可以持續足夠長的時間讓一個星球重新開始。
此外,科學家還有另一個問題:當一顆恆星變成紅巨星並開始膨脹時,它周圍的行星會停留在原地,還是會有意識地遠離災難?換句話說,在恆星膨脹的力量下,行星會被「吹」得很遠嗎?如果是這樣的話,那麼這個星球上的生命可能不必面對滅絕的命運,並且在這顆恆星變成白矮星後還會繼續存活很長一段時間。
(照片說明:白矮星想像,白矮星周圍的剩餘行星被撕成碎片)
沒有人知道這些問題的答案,但這可能成為下一階段科學家研究的焦點。
正如卡爾特內格所說:「如果我們在長時間死亡的恆星光下運行的行星上尋找生命跡象,下一個有趣的問題是,生命是在恆星死亡後存活還是重新開始?"