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垂死的恆星可能是生命的避風港
在“科學難題？”專欄中，我採訪了科學家們關於他們渴望探索但認為無法研究的想法。例如，它們可能涉及超出可能性的機器，例如像星系一樣大的裝置，或者它們可能完全不道德，例如像對待實驗鼠一樣在兒童身上進行實驗。此專題旨在探討不可能的夢想，科學中看似棘手的問題。然而，“科學難題？”末尾的問號表明，沒有什麼是不可能的。
科學家：埃裡克·阿戈爾，華盛頓大學天文學副教授。
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想法：儘管科學家們正在尋找像我們太陽這樣的恆星周圍的類地行星，但阿戈爾認為，尋找可能存在生命的行星的更簡單的地方可能是被稱為白矮星的垂死恆星。
白矮星約佔我們星系中所有恆星的 10%，這使得它們與類太陽恆星一樣常見。我們的太陽以及銀河系中 90% 以上的恆星，最終都會變成白矮星，它們由其昏暗、冷卻的核心組成。這些正在衰退的恆星通常質量約為我們太陽的 40% 到 90%，但體積僅與地球大致相同。
儘管白矮星正在冷卻，但阿戈爾計算出它們仍然足夠溫暖，可以擁有所謂的宜居帶——軌道，在這些區域的世界表面可以存在液態水。這些區域被認為是生命的主要棲息地，因為地球上幾乎所有存在液態水的地方都有生命存在。由於白矮星相對較冷，行星必須非常靠近它們才能位於其宜居帶內，可能只有 80 萬到 320 萬公里遠——剛好足夠遠，以至於垂死恆星的引力場不會將這些世界撕裂。相比之下，即使是水星也距離我們的太陽至少 4600 萬公里。
阿戈爾說，白矮星應該至少在 30 億年內適宜居住。他補充說，這些恆星周圍的類地行星不僅可能是外星生命潛在的地點，而且如果地球由於某種原因變得不適宜居住，它們也可能是人類潛在的避風港。
問題：由於白矮星的動盪歷史，行星是否可能存在於白矮星的宜居帶仍然不確定。在恆星衰退成為白矮星之前，它通常會膨脹成為紅巨星，摧毀所有像地球一樣近的世界，然後脫落其外層氣體，留下蒼白的恆星餘燼。原則上，更遙遠的行星可以從這種蛻變中倖存下來，並最終遷移到白矮星的宜居帶，或者新的世界可能起源於恆星轉變留下的碎片環中，但阿戈爾說，這兩種前景的可能性仍有待計算。
解決方案？阿戈爾認為，如果這些行星存在，探測它們實際上應該很容易。由於白矮星非常小，即使是地球大小的行星從地球的角度來看遮蔽了白矮星，由此產生的亮度降低也將是顯著的。一顆宜居帶的地球大小的行星從白矮星前方經過會導致光線下降 50%——相比之下，如果地球從太陽前方經過，只會導致 0.01% 的下降。由白矮星宜居帶中的地球大小的行星引起的凌星現象足以使用地面望遠鏡探測到，而無需使用更昂貴的太空天文臺來探測類太陽恆星前方經過的地球大小行星引起的亮度降低。
阿戈爾建議研究人員調查距離此處約 325 光年範圍內的 20,000 顆白矮星。（離地球最近的白矮星是天狼星 B，距離 8.5 光年。）他計算得出，一個由 20 個直徑僅 1 米的望遠鏡組成的網路可以在大約 14 年內完成所有這些調查。更大的望遠鏡，例如計劃在本十年晚些時候在智利投入執行的大型綜合巡天望遠鏡，可以在 10 年的時間裡檢查約 1000 萬顆白矮星。
阿戈爾說：“最大的障礙可能是資金。” 儘管如此，“已經有了非常積極的響應，至少有三個人表達了濃厚的興趣，包括拉斯昆布雷斯天文臺全球望遠鏡網路的創始人韋恩·羅辛。”
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