恒星趨死，行星新生

北辰

2003年8月，美國宇航局將一臺紅外望遠(yuǎn)鏡——斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡（Spitzer Space Telescope）發(fā)射升空。這是人類送入太空的最大的紅外望遠(yuǎn)鏡，也是大型軌道天文臺計劃的最后一臺空間望遠(yuǎn)鏡。它的主要任務(wù)就是搜索日外行星，為人類尋找第二個家園。

斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡的紅外探測靈敏度極高，能將波長在3～180微米之間的紅外輻射盡收眼底。它的紅外之眼能夠穿透宇宙中的各類塵埃，直擊黑暗背后隱藏的無限奧秘。

紅外線視野中的行星

眾所周知，行星是不會發(fā)光的，它們只能反射身邊恒星的光芒。由于距離遙遠(yuǎn)，當(dāng)行星反射的光芒到達(dá)地球時，往往會變得非常微弱，并不能被我們看到。那么我們又該如何去發(fā)現(xiàn)日外行星呢？

宇宙的溫度基本處于絕對零度，但行星卻往往能借助恒星給予的熱量，發(fā)射出一些紅外輻射。對人類而言，這一點(diǎn)點(diǎn)的紅外輻射，正是能讓我們發(fā)現(xiàn)行星的最好線索，而斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡的紅外之眼就恰恰是絕佳幫手。

不過，在宇宙的詞典里并沒有“絕對”這個詞匯。事實(shí)上，某些年輕的行星也擁有自己的紅外輻射。

行星與恒星共同誕生于一大批的宇宙塵埃中。恒星率先形成，行星隨后用剩余的廢棄原料建造了自己。在它剛剛形成的時候，積聚起來的物質(zhì)能夠產(chǎn)生巨大的熱量，而這些熱量也能發(fā)出紅外輻射。雖然這類輻射非常微弱，但在紅外望遠(yuǎn)鏡的視野里，科學(xué)家依舊能夠輕易發(fā)現(xiàn)它們的存在，而且還能通過輻射量，判斷行星的大致年齡。隨著歲月的流逝，年輕的行星會逐漸消耗自身的熱量，慢慢冷卻，最終只能依靠著恒星發(fā)出微弱的光芒。

其實(shí)，這些來自宇宙深處的紅外線在到達(dá)地球的時候，都會率先被大氣層吸收，根本無法到達(dá)地面。因此，我們只能將望遠(yuǎn)鏡放置在太空中，才能接收到它們的信號。在地球上空，利用紅外之眼觀測宇宙的，除了尋找日外行星的斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡之外，還有寬視場紅外巡天探測器。

正是在它倆的通力合作之下，人們發(fā)現(xiàn)了一顆白矮星身邊的多余紅外輻射，這似乎來自于一顆行星。但奇怪的是，這顆本應(yīng)是年老色衰的行星，卻有著多余的紅外輻射，就像是重返20歲那樣。

真假物質(zhì)盤

這顆白矮星名叫PG 0010+280。雖然科學(xué)家暫時還沒有在它周圍發(fā)現(xiàn)行星的蹤跡，但卻發(fā)現(xiàn)其周圍存在著很明顯的紅外輻射。這些多余的輻射表明了一點(diǎn)——白矮星的周圍一定存在著某些東西，正是它們吸收了白矮星的熱量，發(fā)出了紅外輻射。

那么，這些東西是什么呢？科學(xué)家的第一反應(yīng)是物質(zhì)盤。

他們分析指出，白矮星的引力很可能會把周圍的小天體吸引到自己的身邊。但這些小天體并不會直接墜落到白矮星的表面，而是會在接近白矮星的過程中，被引力撕碎成為一個環(huán)繞白矮星的物質(zhì)盤。這就像是土星的光環(huán)，但環(huán)面會更厚，物質(zhì)也會更多。

其實(shí)人類早已在像白矮星這樣的死亡恒星周圍，發(fā)現(xiàn)過這樣的物質(zhì)盤，近幾十年來，更是發(fā)現(xiàn)過數(shù)十個這樣的系統(tǒng)。因此，科學(xué)家做出這樣的判斷并不奇怪——白矮星PG 0010+280多余的紅外光輻射，就是來源它身邊的物質(zhì)盤。

雖然物質(zhì)盤本身不能發(fā)出光芒，但當(dāng)它吸收了白矮星的光芒和熱量后，就會擁有自己的熱量，就能發(fā)出溫和的紅外輻射。

也許所有人都認(rèn)可這樣的結(jié)論，但現(xiàn)實(shí)并非如此。研究人員發(fā)現(xiàn)，這個白矮星多余的紅外輻射并非來自由小天體形成的物質(zhì)盤。

一般而言，白矮星的大氣中只含有氫或氦元素。倘若包含了氧、鎂、硅和鐵等較重的元素，那么這些物質(zhì)必定是由其他天體攜帶而來的，這些天體破碎的碎片會形成圓環(huán)，并包裹在白矮星的周圍。但天文學(xué)家并沒有在白矮星PG 0010+280的光譜中，發(fā)現(xiàn)這些多余的物質(zhì)。這也就說明，那些多余的紅外輻射并非來自物質(zhì)盤，它們的來源只有一種可能——一顆行星。

不破不立

如果我們生活在20世紀(jì)60年代，那么“一顆白矮星周圍有一顆行星”這樣的言論，必定會被所有的天文學(xué)家嗤之以鼻。這是為什么呢？

白矮星其實(shí)是恒星處于彌留之際的一個階段，我們基本上可以將它認(rèn)定為一個死亡的恒星。此時此刻，雖說它還擁有極高的溫度，但已基本沒有能力制造光芒了。作為一顆普通的恒星，當(dāng)表面的氫元素燃燒殆盡后，它就會變成紅巨星，此時便要?dú)v經(jīng)一個爆發(fā)的過程?？茖W(xué)家曾經(jīng)以為，這個過程會把周圍的行星全部摧毀，并把它們變成塵埃盤。因此，以我們原本的認(rèn)知而言，白矮星的身邊是不應(yīng)該有行星的。

但是，白矮星PG 0010+280身邊的那顆行星卻不一樣，它其實(shí)是一顆巨行星，質(zhì)量極其巨大。我們將它定義為褐矮星，一種介于行星與恒星之間的天體或許更為準(zhǔn)確。它的超大質(zhì)量，讓它抵擋了當(dāng)初紅巨星的吞噬，安全地度過了那個危險的時代，并存活至今。

此外，這顆巨行星還有另一大特征。一般而言，大行星通常都會與恒星保持一定的距離，就像是太陽系的木星和土星那樣，這樣它們就能避開那場浩劫。即便當(dāng)初恒星的爆發(fā)異常猛烈，也至多是把這些大行星的軌道向外側(cè)推開一些而已，還不至于摧毀它們。這顆巨行星也是如此，它與白矮星保持著相對安全的距離。但不管軌道是否遠(yuǎn)離了白矮星，這顆巨行星依舊從屬于PG 0010+280。

超大的質(zhì)量和合適的距離，讓巨行星完好的留存至今，這也造就了一個宇宙奇觀——白矮星的身邊有一顆行星。

死亡恒星讓行星更年輕

如果上述現(xiàn)象確實(shí)存在，那么白矮星PG 0010+280身邊多余的紅外輻射難道來自這顆行星？可按理來說，它應(yīng)該已經(jīng)年老色衰，沒有更多的能力向外迸發(fā)紅外輻射了。

研究小組為此傷透了腦筋，他們想起一個遙遠(yuǎn)的傳說，這個傳說在科學(xué)界廣泛流傳，那是一個美麗而神奇的傳說——壽命高達(dá)十幾億年的巨行星，在它們形成早期的時候，就已經(jīng)耗散了自身的熱量，那些原本代表著年富力強(qiáng)的紅外輻射也已消逝無跡。但是，恒星的死亡讓它獲得了新生。

當(dāng)白矮星把氫元素燃燒完畢后，就會發(fā)生爆發(fā)并極度膨脹，最終變成一顆紅巨星。在這個過程中，會有無數(shù)的碎片向外噴發(fā)，這些物質(zhì)吸收了白矮星的光芒和能量，能夠產(chǎn)生極大的熱量。然而，由于白矮星和巨行星的強(qiáng)大引力，這些物質(zhì)根本無法逃離它們的控制。最終，絕大多數(shù)攜帶著白矮星能量的碎片，會從四面八方開始接近巨行星。其中一部分飄飄灑灑，就像是下雨那樣降落到了巨行星的表面，還有一部分則會彌漫在巨行星的周圍。這些原本屬于白矮星的物質(zhì)，讓巨行星經(jīng)歷了一次徹底的洗禮，并吸收了足以讓它重新煥發(fā)容光的能量。

白矮星，這種已經(jīng)死亡的恒星，用它最后一點(diǎn)能量，賦予了本已步入暮年的巨行星再次年輕的資本——它又能向外散發(fā)紅外輻射了！宇宙中也存在著傳承，一個天體的新生伴隨著另一個天體的消亡，那顆巨行星用紅外輻射向外界訴說著白矮星曾經(jīng)的輝煌?；蛟S，白矮星PG 0010+280身邊多余的紅外輻射，就是來自這樣一顆返老還童的巨行星。