刷新認知：一顆巨行星圍繞比它更小的天體運行！

2020-10-18 星辰大海種花家

9月16日《自然》期刊上發表了一篇論文，TESS望遠鏡發現一顆巨型系外行星，正圍繞一顆比它小得多的天體運行，威斯康辛大學麥迪遜分校的天文學助理教授安德魯·范德堡稱，這是同類天體中發現的第一個！

為什麼會有這種小馬拉大車的現象？

安德魯·范德堡和他的同事們是在研究TESS系外行星搜索望遠鏡取得的數據時候發現這個編號為WD 1856 b，距離地球約80光年外的天體，他們注意到了這個天體在某個時刻亮度下降，進而調用了NASA的Spitzer太空望遠鏡在紅外波段下仔細觀測了該天體！

Spitzer Space Telescope

結果NASA的Spitzer太空望遠鏡發現，WD 1856 b自身沒有明顯的紅外波段輻射，這表示該物體是一顆行星，而不是低質量的恆星或者棕矮星（一種在恆星和行星之間的天體）。而通過觀測發現，WD 1856 b的母星WD 1856是一顆白矮星，直徑只有該行星的1/7！

WD 1856星系

大行星為什麼能繞著比它小很多的天體運行？

其實這顆編號為WD 1856的白矮星，可不是普通天體，而是恆星的屍體。這種天體是怎麼誕生的呢？大約在8-10倍太陽質量以內的恆星，演化到晚期時，會經歷幾個過程，首先是由於內核溫度上升，燃燒速度增加，恆星會膨脹！

然後是0.8~2.5倍太陽質量左右的恆星因為內核溫度不夠高，氫元素燃燒後的氦會堆積在內部，但隨著氦不斷堆積內核溫度會越來越高，最終內核簡併狀態的氦會發生聚變，但簡併核的核聚變會熱失控，最終在極短的時間內就會全部聚變，發生氦閃，大量的恆星物質會拋射到星系內，直接摧毀行星！但這仍然沒有結束，氦閃會發生多次。

在2.5~8倍左右的恆星，則由於內核溫度夠高，它能一直燃燒氦元素，只會逐漸膨脹，形成紅巨星，體積甚至能膨脹到原來的數百倍甚至更大，所以它也會吞噬自己星系內的行星。但最終都會外殼拋去形成白矮星。

白矮星的特殊性質

白矮星是一種非常有趣的天體，越大質量的白矮星，直徑越小，而越小質量的白矮星，直徑反而越大！比如像太陽這樣的恆星形成的白矮星，質量大約是之前的50%左右，但直徑卻和地球差不多大！而比太陽更小的恆星，它們形成的白矮星則會更大，比如這顆WD 1856 b圍繞公轉的白矮星是它的1/7，大約是1.8萬千米，這個直徑要比地球大很多！

而WD 1856 b這顆行星的直徑則高達13萬千米左右，大約比木星稍小一下，比土星要得多，而且它距離白矮星過近，只需要34小時就能公轉一圈，比水星公轉速度快60倍以上！

如此近的距離內，還能在恆星演化到白矮星的狀態下生存下來，有一點是必然的，這顆白矮星的前身是一顆並不會太膨脹的介於紅矮星和黃矮星之間的天體，否則它將在紅巨星的狀態中遭到巨大的阻力，最終掉入恆星！

因此NASA科學家認為這是宇宙中少見的實際案例之一！

TESS以及它的系外行星搜索計劃

說到系外行星的搜索，那麼不得不提一下TESS計劃，這是自克卜勒行星搜索望遠鏡退役後，TESS望遠鏡就開始接班了，與克卜勒望遠鏡搜索的天鵝座一小塊區域以及大約1000-3000光年外不一樣，TESS望遠鏡更現實一點，因為它是搜索全天區大約300光年內的系外行星！

儘管對於人類來說光年這個距離單位還是太遙遠了，但很明顯300光年比3000還是近了很多，TESS望遠鏡用兩種比較常用的方式來搜索系外行星：

利用光變的凌星法

利用都卜勒頻移法

第一種其實很容易理解，當行星圍繞恆星公轉時，它會在某一個時刻遮擋恆星，儘管行星不大，但還是會引起恆星光變，然後分析光變幅度和周期，就能分析出這顆行星的大量數據，甚至還能分析出這顆行星是否在宜居帶，是否可能存在液態水等等。

但凌星法只能監測行星公轉軌道盤面朝向地球的，因此並不能無條件使用，另一種是都卜勒頻移導致徑向速度法，這是利用恆星和行星公轉時造成的細微波動，由於都卜勒頻移會導致恆星譜線出現非常微小的移動！

除了這兩個常用的方法外還有重力微透鏡、脈衝星計時法（僅僅是脈衝星的行星，不能普及恆星的行星搜索）、拱星盤、恆星大氣的汙染或者直接影像法等等！

但後面哪些方法因為有各種苛刻的條件，甚至特殊形態下使用，因此系外行星搜索最常用的還是前兩種，而凌星法則是可以用來巡天的，因此TESS用來搜索系外行星時用的就是凌星法！

TESS自2018年4月18日上天以來，已經發現了大量系外行星，其中比較轟動的新聞是2019年8月2日，NASA宣布發現距離31光年外的系外行星可能存在一顆宜居行星！

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