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科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一顆極端行星!距地球2800萬光年,到底經(jīng)歷了什么?

來源:hao123百家號     時間:2022-04-11 13:56:09

除了地球之外,科學(xué)家們已經(jīng)在太陽系外,發(fā)現(xiàn)了許多類地行星,有些類地行星與恒星的距離恰到好處,使其處于該恒星系的宜居帶內(nèi)。類比地球的環(huán)境,處于宜居帶的行星,表面溫度往往非常有利于液態(tài)水的存在,因此這樣對于生命的存在具有很大潛力的行星,科學(xué)家們將其命名為“超級地球”。

不過,有些類地行星,由于所在恒星系中的母星-恒星處于非?;钴S的狀態(tài)或者處于生命末期的邊緣,空間環(huán)境相當(dāng)惡劣,不但生命的存在概率大為降低,而且就連行星本身的穩(wěn)定都將受到威脅,這樣的行星,科學(xué)家們也給了它們一個“稱謂”-極端行星。不久前,有科學(xué)家在距離地球2800萬光年的外星系中,就發(fā)現(xiàn)了一顆“徹頭徹尾”的極端行星,引起了人們的極大興趣。

極端行星的發(fā)現(xiàn)過程

2012年,一束來自遙遠(yuǎn)星系的X射線源,從我們的太陽系中穿過,恰好被科學(xué)家們所發(fā)現(xiàn),在發(fā)現(xiàn)這束射線源時,科學(xué)家們驚訝地看到,有幾個小時的時間里,這個射線的強(qiáng)度發(fā)生了明顯的下降。

而造成這個現(xiàn)象的原因,科學(xué)家們經(jīng)過分析認(rèn)為,神秘的 X 射線“阻滯”,很有可能是被一顆行星所阻擋,這顆行星的距離非常遙遠(yuǎn),也很有可能打破迄今為止人類發(fā)現(xiàn)行星的距離紀(jì)錄。通過X射線的強(qiáng)度分析,科學(xué)家們同時認(rèn)為,這顆行星也極有可能是迄今發(fā)現(xiàn)的最為極端的一顆行星之一。

經(jīng)過測算,X射線源來自于2800萬光年的一顆恒星。也就是說,在大約2800萬年前,在遙遠(yuǎn)的漩渦星系中,一顆藍(lán)色的超巨星正經(jīng)歷著非常劇烈的“動蕩”,這顆年輕而富有活力的恒星,可能受到黑洞或者中子星引力的影響,外殼被慢慢地吞噬,當(dāng)外界的等離子體被剝離時,發(fā)出了比太陽還要亮100萬倍的X射線。

當(dāng)X射線傳輸?shù)?800萬光年外的地球時,有幸被地球所捕捉到。而在這個遙遠(yuǎn)的星系中,有可能存在著一顆土星大小的行星,在這顆行星圍繞恒星公轉(zhuǎn)的過程中,周期性地阻擋了一部分X射線的照射,從而在地球上觀察到X射線強(qiáng)度的周期性下降,這一點非常類似天文學(xué)家通過凌日法搜尋行星的特征。

由于這顆行星距離地球非常遙遠(yuǎn),從現(xiàn)在的天文觀測技術(shù)手段來看,我們還不能從別的渠道來證實它的存在,因此被科學(xué)家們界定為一顆該恒星系的候選行星。假如這顆行星被證實的話,那么它將是迄今為止第一個被精確定位的恒星系統(tǒng),同時也提供了一種在遙遠(yuǎn)星系中尋找行星的新方法。

銀河系之外的天體世界

在銀河系內(nèi)尋找行星,目前天文學(xué)家應(yīng)用的主要方法,就是來觀察這個行星公轉(zhuǎn)軌道上的行星,判斷恒星亮度的周期性變化,也就是前面說到的“凌日法”。而如果拓展到銀河系之外,由于系外恒星距離被拉大到很多倍,來自系外恒星的光線強(qiáng)度就會衰減地非常厲害,那么要尋找系外恒星系中的行星,難度也將提高很多倍。

所以,目前天文學(xué)家在銀河系外搜尋行星,很少直接依賴于對系外恒星光度的測量,而是選用引力透鏡法。所謂引力透鏡,依據(jù)的是愛因斯坦的廣義相對論。恒星等大型天體由于強(qiáng)大的引力作用,會使周圍的時空產(chǎn)生扭曲,光線同樣也會如此。如果一顆恒星碰巧從地球和更遠(yuǎn)的光源之間經(jīng)過,從我們的角度來看,這顆恒星可以暫時放大那個遙遠(yuǎn)的光源,從而產(chǎn)生明顯的閃光現(xiàn)象,天文學(xué)家們稱其為微透鏡事件。

而假如一顆恒星有行星圍繞它公轉(zhuǎn),那么行星的存在,就將影響到該恒星引力透鏡的形狀,就好像在相機(jī)的鏡頭上添加一小塊玻璃,照出的照片圖像會發(fā)生一定程度地扭曲一樣。運(yùn)用這個規(guī)律,天文學(xué)家們?nèi)绻谖⑼哥R事件中,監(jiān)測到這種變化,就可以拿來推斷這顆系外恒星的周圍是否存在著行星。

到目前為止,天文學(xué)家們已經(jīng)通過這種方法,發(fā)現(xiàn)了銀河系內(nèi)的 118 顆行星,而且在銀河系外,也發(fā)現(xiàn)了若干候選行星。不過,這種方法所提供的關(guān)于恒星以及圍繞它們運(yùn)行的行星細(xì)節(jié)非常少,尤其是在更加很遠(yuǎn)的距離上。基于這個問題,哈佛大學(xué)和加州大學(xué)的研究團(tuán)隊,提出了應(yīng)用X射線的方法來搜尋系外行星的方法。

當(dāng)一對緊密結(jié)合的恒星在彼此周圍跳舞時,就會形成 X 射線雙星,然后其中一顆恒星死亡并坍縮成黑洞或稱為中子星的極其致密的恒星尸體。坍塌天體的巨大引力從其伴星上撕下物質(zhì),如此猛烈,以至于該系統(tǒng)會發(fā)出 X 射線的光芒。如果一顆行星能夠在這種混亂的環(huán)境中存活下來,它的軌道可能會恰好在地球和 X 射線源之間通過,從而揭示這個世界的存在。

極端環(huán)境下的世界

2018 年夏天,上述研究團(tuán)隊利用錢德拉 X 射線天文臺和歐洲航天局的 XMM-牛頓望遠(yuǎn)鏡收集的檔案數(shù)據(jù)進(jìn)行拖網(wǎng)操作,以尋找 X 射線雙星信號的波動,很快,他們就發(fā)現(xiàn)了來自 2800外光年這個遙遠(yuǎn)恒星發(fā)出的候選信號。

在對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的過程中,研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn),在2012時,所有能量的 X 射線到達(dá)地球時都變暗了,幾乎降為零,這強(qiáng)烈暗示著一個巨大的固體、不透明的物體擋住了它們傳輸?shù)穆肪€。如果阻擋X射線的是一顆恒星,它將充當(dāng)一個引力透鏡,這有很大的幾率使雙星在凌日過程中變得更亮,而不是像觀察到的那樣變暗。而如果遮擋物是一團(tuán)星際塵埃云,那么也會使部分的X射線通過,不會變暗到如此程度?;谶@些觀測數(shù)據(jù)以及分析結(jié)果,研究團(tuán)隊認(rèn)為,在遙遠(yuǎn)的這個恒星系統(tǒng)中,一顆巨大的行星,在這個非常暴力、非常年輕、非常惡劣的空間環(huán)境中生存了下來。

大家可以試想一下,在一個X射線強(qiáng)度是地球周圍環(huán)境100萬倍的空間中,這顆行星所經(jīng)歷的處境是何等的恐怖。在這樣極端環(huán)境下能夠生存行星,這或許為今后的尋找行星以及理解行星,開辟了一個全新的研究空間。

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