異想天開的科學「死亡恆星」白矮星是否支持生命的演化?
科學家們一直在探索陌生的新世界,試圖發現潛在的外星生命和來自外星文明的信號。在探索可能被忽視的新恆星系統的過程中,科學家們變得越來越有創造力,甚至有點異想天開。
例如,一顆被稱為白矮星的瀕死恆星,一顆看似不相關的恆星,是科學家在尋找地外生命時要尋找的東西之一。一顆類日恆星消耗了所有的氫燃料,最終膨脹成一顆熾熱的紅巨星,留下一顆「發光的小寶石」。這顆恆星的質量和太陽差不多,但大小和地球差不多(太陽大約是地球的13萬倍),它是一顆白矮星。大約四五十億年後,我們的太陽也會變成一顆白矮星。
美國華盛頓大學的埃里克.阿格最近指出,在太陽系外行星的研究中,白矮星不應被忽視。在適當的條件下,一顆小白矮星也可以提供足夠的熱量來維持其可居住區域的生命。宜居帶是恆星周圍的一個區域,在這個星球的表面存在液態水,生命是可能存在的。
到目前為止,對系外行星系統的大部分研究都集中在類太陽恆星上,這類恆星相對容易探測到,因為它們體積較大或距離母恆星(也稱為母恆星)較近。另一方面,白矮星由於體積小,而且不被認為包含能夠支持生命存在的行星系統,因此在很大程度上被忽略了。
雖然白矮星看起來很平靜,但它們實際上是一些非常劇烈的恆星死亡過程的產物。首先要指出的是,這裡的暴烈無法與超新星的威力相比。事實上,變成白矮星的恆星太小,因此無法點燃超新星。但是,當一顆類太陽恆星進入紅巨星階段時,它的表面會膨脹得如此之大,最終會包裹住附近的任何行星。
例如,當我們的太陽在40 - 50億年後死亡時,它預計會超出地球的軌道。膨脹的太陽最終會充滿地球的天空,如果那時有生命居住在那裡,他們肯定會驚嘆於這一奇觀——但到那時,地球將被烤焦。
科學家們還預計,當太陽猛烈地拋出外層時,其巨大的質量將被拋向太空,導致剩餘的行星旋轉到更深的空間,遠離垂死的太陽。這就是白矮星經常孤獨的主要原因。白矮星可以在沒有任何行星系統跡象的情況下生存數十億年——行星要麼是丟失了,要麼是被毀滅了,要麼是被驅趕到離恆星很遠很遠的地方了。
但當恆星的死亡過程結束時,在白矮星附近會形成一個行星系統嗎?還是白矮星會從另一個恆星行星系統偷走一顆經過的行星?
阿格爾認為這兩種情況都有可能發生,但要讓這樣的軌道進入白矮星周圍的宜居帶,這顆類地行星需要非常靠近白矮星的軌道。
根據阿格爾的計算,宜居帶應該在0.005 - 0.02天文單位之間(1 au約為149597870.70 km,約為地球到太陽的平均距離),也就是地球到太陽距離的1/500 - 1/200。所以這個假想的類地行星會被白矮星的引力鎖住:行星的一邊永遠是白天(被白矮星的光照亮),另一邊永遠是黑夜。
可居住的行星圍繞白矮星運行的觀點有明顯的空穴,但這也是一個相當有說服力的觀點。事實上,白矮星可以存在幾十億年,如果不是幾十億年,甚至比宇宙的年齡還要長。也有很多白矮星——大約5%的恆星是白矮星。2018年1月的一項研究發現,僅在離太陽最近的100個恆星系統中,就有8顆白矮星。科學家還發現許多白矮星都有塵埃盤,這可能是行星形成的跡象。
雖然白矮星-行星系統背後的物理原理很少有人研究,但是僅僅觀察白矮星的數量就可以從統計學上推測出可能有行星圍繞著它們的母恆星——白矮星——在適宜居住的區域內運行。
阿格爾建議,對太陽系外行星的研究應該擴大到包括對白矮星周圍世界的研究。由於白矮星密度如此之大,體積如此之小,當白矮星的行星伴侶從它面前經過時,它發出的星光可能會完全被地球遮擋。因此,找到一顆閃爍的白矮星可能是一項激動人心的發現。
另一個考慮的是,由於白矮星是長壽恆星的殘餘,它們可以為外星生命提供穩定、長期的能量來源。如果是這樣的話,不僅有可能創造生命,而且有可能進化出外星文明。考慮到白矮星相對於宇宙的壽命,它們可以存在數十億年,而不用擔心它們的母恆星即將滅亡。
白矮星不像我們的太陽那樣靠核聚變來維持生命,而是因為它們密度太大,所以它們受到量子壓力的支持,並緩慢地從原始恆星散發熱量。雖然白矮星最終會輻射出大部分剩餘的熱量,導致宜居帶縮小,但假設白矮星附近的古代外星文明可能早就開發出了逃到另一顆恆星的技術。當然,討論古老的外星文明比討論假想的白矮星行星系統更具推測性,因此不太可能是真的,但至少這是一個有趣的想法。事實上,科學有時確實需要這種遠見來開闊眼界。
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