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有读书笔记TRANSIT SURVEYS FOR EARTHS IN THE HABITABLE ZONES OF WHITE DWARFS

热1 唐唐 添加于 2011-4-16 20:39 | 2331 次阅读 | 0 个评论

  •  作 者

    Agol E

  •  摘 要

    To date the search for habitable Earth-like planets has primarily focused on nuclear burning stars. I propose that this search should be expanded to cool white dwarf stars that have expended their nuclear fuel. I define the continuously habitable zone of white dwarfs and show that it extends from ≈0.005 to 0.02 AU for white dwarfs with masses from 0.4 to 0.9 M sun, temperatures less than ≈104 K, and habitable durations of at least 3 Gyr. As they are similar in size to Earth, white dwarfs may be deeply eclipsed by terrestrial planets that orbit edge-on, which can easily be detected with ground-based telescopes. If planets can migrate inward or reform near white dwarfs, I show that a global robotic telescope network could carry out a transit survey of nearby white dwarfs placing interesting constraints on the presence of habitable Earths. If planets were detected, I show that the survey would favor detection of planets similar to Earth: similar size, temperature, and rotation period, and host star temperatures similar to the Sun. The Large Synoptic Survey Telescope could place even tighter constraints on the frequency of habitable Earths around white dwarfs. The confirmation and characterization of these planets might be carried out with large ground and space telescopes.

  •  详细资料

    • 文献种类: Journal Article
    • 期刊名称: The Astrophysical Journal
    • 期刊缩写: ApJ
    • 期卷页: 2011年  第731卷 第2期 L31页
    • ISBN: 2041-8205

  • 学科领域 自然科学 » 天文学

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    研究称白矮星附近或存在外星世界

    这张照片显示的是夜空中最亮的恒星天狼星A（Sirius A）和它的伴星——又暗又小的天狼星B（Sirius B）。
     
    北京时间4月15日消息，据美国宇航局太空网报道，科学家或许正在类似我们的太阳的恒星周围寻找类地行星，但是一项最新研究指出，也许寻找能支持生命存在的行星的最佳地点是名叫白矮星的垂死恒星。
     
    事实上，我们星系里超过90%的恒星，其中包括我们的太阳，最终都将变成白矮星。这些冷却 恒星的质量一般是太阳的40%到90%，但是体积只有地球那么大，它们像类似太阳的恒星一样普遍。虽然白矮星温度很低，但是它们仍有温暖的可居带，位于这 里的行星表面可能存在液态水。科学家认为，这些地带是生命生存的最佳地点，这就像拥有液态水的地球上充满各种生命体。华盛顿大学的天体物理学家、研究人员 埃里克•亚古尔说：“如果一颗行星距离这颗恒星足够近，它就能长期保持稳定气温，确保地表存在液态水。要是它上面有水，可能就有生命，因为水是确定一颗行 星是否具有可居性的重要因素。”
     
    白矮星周围的行星
     
    一颗恒星在逐渐衰退、慢慢变成一颗白矮星前，它经常会发生膨胀，变成一颗红巨星，摧毁任何 距离它像地球距离太阳一样近的行星。不过更加遥远的世界会幸存下来，当这颗红巨星的气体外层发生脱落，变成白矮星时，那些距离它较远的行星最终会移动到可 居带里。恒星发生转变产生的碎片，可能也会形成新世界。由于白矮星的温度很低，因此行星必须靠它很近，才能位于它的可居带里，也许这个距离是50万到 200万英里(80.5万到320万公里)，如果再近一些，白矮星的引力就会把它们撕成碎片。
     
    与之相比，地球到太阳的距离大约是9300万英里(近1.5亿公里)，水星距离太阳至少有 2850万英里(约合4600万公里)。这些行星会始终一面朝向白矮星，另一面一直处在黑暗中。这是因为它们距离恒星很近，会受到非常强的潮汐力影响，为 了减小它们所承受的巨大压力，它们的旋转速度会越来越慢。据亚古尔推测，这种行星最适合居住的地方应该位于光区(light zone)的边缘，距离行星的暗面更近一些。
     
    在白矮星照耀下
     
    亚古尔表示，由于白矮星的大小和它与“行星的距离，它看起来会比我们的太阳稍微大一些、更 红一些，这是因为它距离行星很近，不过它看起来会跟太阳非常非常像”。由于白矮星非常小，即使地球大小的行星从它前面经过，它的亮度也会显著变暗。另外， 位于白矮星的可居带里的任何行星都离它很近，因此它们的轨道很短，很快就能运行一周，这意味着从我们的观点来看，它们会经常从白矮星前面经过。
     
    亚古尔说：“位于可居带的地球大小的行星从一颗白矮星前面经过时，这颗白矮星的亮度会减弱 50%，这是巨大的变化。如果是地球，它从太阳前面经过只会让这颗恒星的亮度减弱0.01%。这里需要说明的一点是白矮星非常小，发出的光也很微弱，但是 尽管如此，要是它们的可居带里存在类地行星，人们也很容易发现它，即使从地球上观察，也是如此，因此寻找这种行星不用花多少钱。”利用口径是3英尺(1 米)的地面望远镜，就能观测到这种运行速度快且经常变暗的天体。
     
    寻找白矮星太阳系
     
    亚古尔正提议研究人员对距离地球大约325光年的2万颗白矮星进行研究。距离地球最近的白 矮星是天狼星B(Sirius B)，它距离我们大约8.5光年。它的质量与太阳相同，体积与地球一样。亚古尔表示，利用1米口径的地面望远镜进行32小时观察，就能发现拥有一颗行星的 白矮星。排除掉恶劣天气和白天等因素后，20个这种望远镜组成的阵列，其中几个同时瞄准一颗白矮星，它们在大约14年间就能观测到2万颗这种恒星。利用更 大的专业望远镜也能完成相同工作。例如计划在这个世纪的前十年快要结束时开始在智利运行的大型视场全景巡天望远镜，10年间能发现大约1000万颗白矮 星。
     
    亚古尔表示，这些白矮星的可居环境至少能持续30亿年。围绕白矮星运行的类地行星不仅是寻 找外星生命的重要地点，而且如果地球因为某些原因变得不再适合居住后，它们很有可能会变成人类的“救生艇”。他说：“这也是我对该项目感兴趣的原因。不过 目前还存在很多疑问，例如地球到底有多么特别？”目前人们还不清楚这种行星是否存在。亚古尔警告说：“我们不清楚在红巨星发生膨胀后，行星发生大变动的情 况有多罕见，也不清楚它们在白矮星形成后向里移动的可能性有多大。”这一研究成果发表在3月29日的《天体物理学杂志快讯》上。（来源：新浪科技 任秋凌）
     
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