韦伯直接拍摄了两颗绕白矮星运行的行星

几十亿年后，我们的太阳将变成一颗白矮星。当太阳转变为恒星遗迹时，木星和土星会发生什么?尽管巨型行星可能会远离太阳，但生命仍然可以继续。

明星们以不同的方式结束自己的生命。有些以超新星的形式结束，灾难性的爆炸摧毁了所有绕轨道运行的行星，甚至使数光年之外的行星灭绝。但只有大质量恒星才会像这样爆炸。

我们的太阳质量还不足以爆发为超新星。相反，它将作为红巨星度过一段时间。当恒星耗尽氢来供给聚变时，红巨星阶段就会发生。这是一个复杂的过程，天文学家仍在努力理解。但红巨星将一层层的物质抛入太空，发出行星状星云的光芒。最终，红巨星不复存在，只有一颗微小但密度极高的白矮星存在于所有被驱逐物质的中间。

研究人员认为，一些白矮星周围有碎片盘，可以从这些碎片盘中形成新一代行星。但研究人员也想知道，当恒星从主序星转变为红巨星再转变为白矮星时，一些行星是否能够幸存。

太空望远镜科学研究所、戈达德太空飞行中心和其他机构的研究人员发现，似乎有两颗巨大行星围绕两个不同系统中的两颗白矮星运行。他们的研究题为“JWST直接对两颗金属污染的白矮星周围的巨型候选行星进行成像”，目前已在arXiv上预印本。主要作者是JWST副项目科学家SusanMulally。

理论思维表明，系外行星应该存在于白矮星周围。太阳系小行星带以外的外行星应该能够在其恒星从主序带转变为红巨星再转变为白矮星的过程中幸存下来。但在此限制内的恒星将在红巨星膨胀时被吞噬。在我们的太阳系中，太阳可能会完全吞没或潮汐破坏并摧毁水星、金星和地球。甚至可能是火星。

艺术家对红巨星的印象。当这些恒星失去质量时，它们会膨胀并包围太近的行星。图片来源：NASA/沃尔特·费默

幸存下来的行星可能会远离恒星，因为恒星在红巨星阶段会失去质量并且其引力会减弱。

但问题是很难探测到白矮星周围的行星。尽管做出了有针对性的努力，天文学家只发现了一些绕白矮星运行的行星质量物体。

目前，穆拉利和她的同事已经在白矮星周围发现了两颗候选行星。它们距离恒星大约11.5和34.5个天文单位，分别有53亿和16亿年的历史。如果行星与恒星一样古老，那么MIRI光度测量显示行星的质量在1到7木星之间。它们可能是误报，但这种情况的可能性只有三千分之一。

作者写道：“如果得到证实，这些将是第一批直接成像的行星，其年龄和距离都与我们太阳系中的巨行星相似，它们将证明像木星这样相距遥远的巨行星能够在恒星演化中幸存下来。”

如果研究人员是正确的，并且行星与恒星同时形成，那么这将是我们对系外行星及其围绕恒星的理解的一个重要飞跃。它也可能对围绕这些行星运行的任何卫星上的生命产生影响。

但这一发现与白矮星的另一个问题有关：白矮星金属丰度。

一些白矮星似乎受到金属、比氢和氦重的元素的污染。天文学家认为这些金属来自小行星带中的小行星，被巨行星扰动并送入白矮星。作者写道：“通过未来的MIRI成像对这两颗候选行星的确认将提供证据，将巨行星与白矮星中的金属污染直接联系起来。”

天文学家发现，高达50%的具有氢气氛的孤立白矮星的光球层(恒星的表面层)中含有金属。这些白矮星一定正在积极地从周围吸积金属。这些金属的首选来源是小行星和彗星。

作者写道：“在这种情况下，在红巨星阶段幸存下来的行星偶尔会扰动小行星和彗星的轨道，然后这些行星和彗星就会落入西域轨道。”

天文学家一直在努力寻找WD周围的行星。寻找白矮星周围行星的主要方法并不是很有效。开普勒和TESS使用的凌日方法效果不佳，因为WD非常小且昏暗。另一种方法是径向速度法。它感知恒星如何因行星的影响而摆动。它测量恒星光谱由于摆动而发生的变化。然而，WD的光谱几乎没有特征，使得径向变化难以检测。

但现在我们有了JWST。

研究人员在论文中写道：“JWST的红外功能提供了一个独特的机会，可以直接对围绕WD运行的木星质量行星进行成像。”

詹姆斯韦伯太空望远镜的威力足以直接对小恒星周围的大型行星进行成像，而无需使用日冕仪，只要这些行星距离恒星足够远。“利用JWST的卓越分辨率，可以在不使用日冕仪的情况下，直接从附近的WD拍摄仅几个天文单位的行星图像，”Mullally和她的同事解释道。

这项工作的一部分工作是识别点源。在天文学中，点光​​源是单一的、可识别的光源。它的对立面是解析源或扩展源。研究人员必须确信他们在白矮星周围看到的是点源，在这种情况下很可能是行星。他们写道：“我们预计这些会以点光源的形式出现，在较长波长下亮度会增加。”

为了确定他们所看到的是否是点源，天文学家使用了一种称为参考差分成像的过程。这是一个复杂的过程，但基本上，它涉及从图像中减去源。它对于寻找靠近恒星的行星特别有效。

上图显示了团队如何处理图像，减去白矮星和候选行星并将行星识别为点源。“在这两种情况下，候选者都被干净地删除，表明它本质上是点源，”作者写道。研究人员检查了四颗独立的白矮星，其中只有两颗拥有候选系外行星。

作者写道：“如果得到证实，这两颗候选行星将提供具体的观测证据，证明像木星这样的外巨行星能够在低质量恒星的演化过程中幸存下来。”确认还将支持25%–50%的白矮星拥有大型行星的观点。这是理解方面的一大进步。

但不幸的是，这些结果无法回答另一个问题：大型行星是否负责将碎片送到白矮星表面?穆拉利和她的合著者写道：“然而，如果没有进一步的观察，对这些行星的确认并不足以完全证实大质量巨行星是吸积的驱动因素。”

这个问题的答案只能来自于观察更多的白矮星，尤其是JWST。希望我们不用等太久。

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