發現繞轉白矮星的行星

科學家由凌日系外行星巡天衛星（Transiting Exoplanet Survey Satellite），首次觀測到繞轉白矮星的行星，其約木星大小，繞轉週期34小時（對比金星繞太陽週期約90天）。白矮星前身是太陽質量的恆星，在核心氫氣核融合完畢後膨脹成紅巨星，而在脫去外層氣體後的緻密核心即是白矮星（太陽質量的白矮星，僅地球大小）。

此發現特別的是，行星很難在鄰近白矮星的軌道繞轉。因為，假設行星一開始就在鄰近軌道，則在紅巨星階段就會被吞噬。倘若在白矮星形成後，才被散射到鄰近軌道，則容易被其強大的潮汐力扯散。因而之前僅觀測到繞轉的行星碎片。

科學家由行星掠過恆星表面，造成亮度週期性變暗，發現許多系外行星。本次的亮度改變的時間（8分鐘）比掠過恆星（大於30分鐘）短，加上亮度降低的比例高，顯示這是一顆白矮星，而繞轉它的星體約木星大小。

木星大小的天體，除了行星外還可能是低質量恆星（紅矮星或棕矮星）。因小質量恆星對整體亮度的貢獻，在紅外線較可見光多，因此不同波長的亮度變化率不同，而變化時間相同。藉由史匹哲（Spitzer）太空望遠鏡的紅外線觀測，發現其亮度變化和可見光相同。由於在紅外線波段的亮度暗，加上其位處的環境年齡較年輕，因此推論它是行星。

可能的解釋是，行星早期離恆星很遠，避免被紅巨星吞噬。由於在紅巨星時期，外層膨脹質量減少，造成其行星繞轉軌道改變。模擬發現，行星容易改變成高橢圓率的軌道，因白矮星對行星的潮汐力作用，使軌道慢慢演化（約10億年）成短周期的圓形軌道。

接下來即將發射的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（James Webb Space Telescope），可用來分析白矮星的光線通過行星大氣後的吸收光譜，藉此偵測行星大氣的水或生物標記性氣體（例如甲烷、臭氧），進一步了解其適居性。

【圖：自然期刊；文：節錄自台北市立天文科學教育館網頁】研究全文刊登在2020年9月25日出版的《自然》期刊