最近,第一顆圍繞白矮星執行的行星——後者名為WD 1856+534——被透過其每1.4天一次在微小恆星前凌星的方式發現。值得注意的是,這顆巨行星WD 1856b比它凌星的恆星殘骸大七倍。最有可能的是,在其他白矮星的類似距離上存在著岩石狀、地球大小的行星——在這種情況下,它們將擁有與地球相似的表面溫度。這與我們息息相關。
大約十億年後,太陽的光度將增強到足以透過失控的溫室效應將地球上的海洋煮沸。為了生存,我們的文明將不得不向外遷移到太陽系中。七十億年後,太陽的核心將縮小為它的殘骸,一顆白矮星,攜帶大約一半的太陽質量,其餘的質量將損失掉。
白矮星是一個炙熱、緻密的金屬水晶球,大小大致與地球相當——WD 1856+534的情況下是地球半徑的1.4倍——它正在緩慢冷卻,因為它不再有中央核引擎。在銀河系中,有100億顆白矮星,因為許多類太陽恆星已經經歷了死亡過程。這是類太陽恆星的壽命和宇宙當前年齡之間巧合的結果。
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幾十億年後,白矮星冷卻到與當今太陽相似的表面溫度。特別是,據估計WD 1856+534的年齡為60億年,表面溫度為4700開爾文,略低於當前太陽的數值5800開爾文。新發現的行星距離WD 1856+534的距離比地球距離太陽的距離近50倍。
由於這顆白矮星的大小比太陽小76倍,一位位於新探測到的行星軌道內的觀測者,大約在地球-太陽距離的1%處,會看到與地球上相似的光照,WD 1856+534所佔的角度大致與太陽在我們天空中的角度相同。在任何白矮星周圍的這樣一個“宜居帶”中,正如華盛頓大學的埃裡克·阿戈爾在2011年的一篇論文中提出的那樣,液態水可能存在於岩石行星的表面,從而使我們所知的生命化學成為可能。由於軌道時間短,WD 1856+534周圍宜居世界的居民每33小時就會忙著慶祝他們的生日——那是該行星上一年長度。
鑑於白矮星的發光表面積比太陽小10000倍,因此在白矮星凌星期間,來自行星大氣的吸收特徵比類太陽恆星更容易被檢測到。在一次完整的凌星期間,這將持續幾分鐘,一顆地球大小的行星將遮蔽整個白矮星。鑑於行星與恆星的接近程度,凌星重複率比類太陽恆星的宜居帶大數百倍。正如我在2013年與特拉維夫大學的丹·馬奧茲合寫的論文中論證的那樣,這些情況為檢測系外行星大氣中的生物特徵提供了最佳機會,這與我們鄰近行星金星雲層中的磷化氫探測的精神一致。我們在康奈爾大學的麗莎·卡爾滕尼格及其合作者最近的一篇論文中完善了我們的計算。如果該行星存在一個科技文明,人們也可以在其大氣中尋找工業汙染的跡象,正如我在2014年與哈佛大學的亨利·林和岡薩洛·岡薩雷斯-阿巴德進行的後續研究中所證明的那樣。
一顆近距離的宜居行星將被潮汐鎖定——始終以同一面朝向白矮星,具有永久的白天和黑夜面。事實證明,宜居距離非常接近行星會被白矮星的引力潮汐力摧毀的區域。由於宜居帶離這個潮汐破壞距離不是很遠,潮汐可能會在行星表面的任何海洋或大氣中形成相當大的隆起。
這對我們自己的長期未來意味著什麼?隨著太陽演變成一顆白矮星,我們的後代可以旨在居住在其殘骸附近的宜居帶。對於天文學來說,潮汐鎖定的行星將提供一個永久黑夜面的好處,可以將望遠鏡放置在那裡不間斷地觀察黑暗的天空。對於經濟來說,白矮星表面將提供核反應堆的效率,而不會產生放射性廢物。透過將垃圾傾倒到白矮星表面,人們可以從發射的電磁輻射中獲取其引力結合能,其產量幾乎與核燃料相當。
鑑於這種觀點,可能已經存在一些像我們這樣的文明,它們認識到居住在白矮星周圍的好處。我們可以透過搜尋它們傾倒在白矮星表面的垃圾的光譜特徵,或者透過搜尋它們行星的大氣層中來自它們空調的氯氟烴(CFC)汙染來找到它們。在所有工業文明中,最容易檢測到的是輕度智慧文明的環境影響——那些對它們棲息地不友好的文明。唯一的問題是,這些文明可能會相對較快地自我毀滅,因此數量較少。
