潮汐迁移：白矮星也有行星

恒星死亡后诞生了生命？绕着白矮星运行的行星上生命是如何出现的？

太阳系外行星经过其白矮星寄主星前的过程可以揭示水的存在。

白矮星一般与围绕他们旋转的潜在宜居行星的大小差不多。（图源：美国航空航天局与欧空局）

行星可能会在恒星死亡后存活下来，并变得可以支持生命存在——现在天文学家在努力寻找这些生命的迹象。恒星不会永远存在，包括太阳。大约50亿年内，地球的恒星太阳将开始耗尽内部聚变产生能量所需要的氢元素。太阳的内核开始收缩，温度增加，外层的氢气因此点燃聚变反应，使太阳—包括其他恒星到这个阶段——都会膨胀成为红巨星。

红巨星阶段对恒星附近的行星是坏消息。在太阳系中，膨胀的太阳会吞没水星、金星和地球。离得远的行星境况会好些。行星和恒星的距离是太阳-地球距离五到六倍的行星世界，会被膨胀的恒星加热，表面冰层融化，形成海洋，生命可能就诞生了。在太阳系中，木星的冰冷卫星，比如木卫二欧罗巴和木卫三盖尼米德，可能处在这样的阶段。

但这是一件好事。离恒星太近，行星水分会蒸发。离得太远，这些世界会维持冰冻状态。重点是，恰好宜居的区域会远离膨胀的恒星，行星或者寒冷的卫星必须处于这个宜居区域才可能产生液态水。

红巨星会继续演化。最终，所有的融合反应都停止了，恒星蓬松的外层逸出，只留下致密核心，也就是白矮星。

白矮星炽热明亮，同时体积也很小，大概地球这么大。白矮星的体积小也就意味着白矮星不会辐射很多热量。围绕白矮星运行的行星需要保持在距离白矮星93万英里（150万千米）的位置——大约是地球距太阳距离的1%——来获得足够的热量。

问题出现了。所有白矮星附近的行星早都在很久以前被高温炙烤并吞没了，远一些的行星和卫星表面融化的水，又因为距离白矮星太远，不足以维持表层水体。因此，如何使得行星从数百万千米之外移到近一些的新的宜居区域？

“这是一段危险重重的旅途。”威斯康辛麦迪逊大学的Juliette Becker在采访中说道。她指出在这个过程中保持海洋的形态太难了，但是是有可能的。

Becker曾经详细解释过系外行星如何能顺利度过这个过程，并通过“凌星现象”——从我们的视角看，是行星经过恒星前方——被最终发现，她在6月初召开的第224次美国天文学会会议上解释了行星移动到距离白矮星更近距离的机制叫潮汐迁移。

“在潮汐迁移中，系统中行星之间的动力不稳定使星星中的一个进入高离心率的轨道，比如彗星的摆动，在那里先靠近系统的中心天体，接着再一次远离。

迁移的行星并不会在这个类似彗星的轨道上停留太久。重力会使行星的路径变圆，使行星保持在离白矮星近的位置。也是在这个地方天文学家可以观测到行星的凌星现象。

一个注意事项是白矮星似乎并不是系外行星活动的活跃星系。今年初，詹姆斯韦伯空间望远镜观察到白矮星周围的两个行星候选体，但是从整体来看这种行星很少。这两个行星候选体都没有在其白矮星前经过。

如果行星在其白矮星前经过，那么凌星光谱仪——监测一次凌星现象中行星大气层对恒星光线特定波段的吸收和过滤——可以在该行星的大气层中发现水的存在。这类监测手段专为监测普通的系外行星凌星现象，但是这种方法监测白矮星要更容易。

“白矮星非常小，特征不明显，如果系外行星经过白矮星前方，可以更好识别行星的大气层。” Becker说，“行星的大气层的信号更强，更清晰，因为能看到的光线中更大部分正好是我们想要研究的。”

当然有水不能保证生命一定存在。但是，在恒星死去后之前的冰冻世界可能转化为宜居的世界，接着行星可能被拉到距离死星很近的轨道，一直留在宜居区域，这个可能性给天文生物学家提供了一个研究外星生命的新领域。这样的世界是极端条件下的“凤凰”世界，证明恒星死亡后有生命存在。

Becker写了一篇论文来描述关于搜索宜居的行星经过白矮星的研究，论文正在接受同行评议。

BY:Keith Cooper

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