围绕死星运行的水行星可能是研究生命的良好候选者

白矮星是恒星燃烧殆尽后留下的残余物，体积小、光线暗淡，可能为研究拥有足够水来滋养生命的行星提供绝佳的背景。

关键在于，在一颗已经萎缩到其体积一小部分的前恒星上发现一颗行星的影子，并发现这颗行星即使在经历了恒星爆炸和剧烈的最后挣扎之后，也保留了数十亿年的海洋水。一项关于白矮星系统动力学的新研究表明，从理论上讲，一些含水行星可能确实会成为等待被发现和更仔细观察的天体。

天文学家在太阳系外行星(称为系外行星)中寻找潜在生命迹象时，会收集行星经过恒星(或从恒星和望远镜之间经过)时的数据。他们利用穿过行星稀薄大气层的恒星光来判断存在哪些元素和分子。

一颗巨大的恒星在全功率核聚变中会变得混乱不堪，难以观察。因此，寻找一颗围绕较小、较温和的白矮星运行的行星，就不再像天文学上眯着眼睛看那么困难了。

“白矮星非常小，而且没有特征，如果一颗类地行星从它们前面经过，你实际上可以更好地描述它的大气层，”威斯康星大学麦迪逊分校天文学教授朱丽叶·贝克尔说，她是这项研究的主要作者，这项研究正在接受AAS期刊的审查，并在麦迪逊举行的美国天文学会第244届会议上进行了介绍。“这颗行星的大气层会有一个更大、更清晰的信号，因为你看到的光中有很大一部分正好穿过了你想要研究的东西。”

对于这样的行星来说，第一个主要障碍是如何在中小型恒星的最后几天(相对而言)存活下来。因为它们可能很艰难。

当像我们的太阳这样的恒星耗尽驱动其核心聚变反应的燃料时，它们就会变得非常巨大。

“基本上，恒星在两次脉冲中会膨胀到正常半径的100倍，”贝克尔说。“在膨胀期间——我们可以将这一部分称为毁灭阶段1——它将吞噬半径内的所有行星。”

即使含有水的行星逃脱了被吞噬的命运，它也无法脱离熊熊烈火的森林。恒星膨胀后，质量会逐渐减小，亮度也会急剧上升。

“恒星变得如此明亮意味着该系统中的所有行星，即使是太阳系外曾经很冷的行星，其表面温度也会突然急剧升高，”贝克尔说。“这会导致海洋蒸发，耗费大量的水。”

因此，根据新的研究，类似地球的行星需要距离其垂死恒星至少大约5到6个天文单位(1天文单位是地球和太阳之间的平均距离)，才能在恒星膨胀、行星吞噬和光轰击过程中保留相当数量的水。

但风暴过后的平静又是另一个障碍。经过十亿年甚至更长的时间，这颗曾经狂暴的恒星将收缩并冷却。

“如果你能在这段危险时期远离恒星，不失去表面水，那就太好了，”贝克尔说。“但缺点是，你离恒星太远，所有的水都会变成冰，这对生命来说并不好。”

最终，白矮星将变得非常小且寒冷，以至于一颗获得足够热量来形成液态水的行星必须距离我们超过1%的天文单位——距离5到6个天文单位的安全线非常远。

使行星轨道发生如此大幅度改变的方法之一，即所谓的潮汐迁移，可能会有所帮助。

“行星轨道变化很正常，”贝克尔说。“在潮汐迁移中，系统中行星之间的一些动态不稳定性使其中一个进入高偏心率轨道，就像彗星一样，它会在非常靠近系统中心体的地方摆动，然后再次远离。”

这些轨道将形成偏心率较小、更稳定的路径，可能使行星非常接近白矮星。

贝克尔说：“如果把所有这些模型放在一起，你会发现，对于地球来说，这是一次危险的旅程，海洋很难在这一过程中幸存下来，但这是可能的。”他的合作者包括麻省理工学院天体物理学家、前威斯康星大学麦迪逊分校教授安德鲁·范德堡，以及威斯康星大学麦迪逊分校研究生约瑟夫·利夫西。

对潜在的白矮星-行星配对情况进行更多的研究将有助于确定成功的几率，并在分配有限的望远镜资源来寻找可能支持生命的行星时指导决策。

“如果我们发现大量白矮星，它们可能是潜在宜居系外行星的良好候选者，那么它们就值得我们花时间研究，”贝克尔说。“这些理论技术将帮助我们区分最佳目标，这样我们就不会在无趣的目标上花费太多时间。”