作為恒星在演化末期剩下的殘骸，白矮星雖然沒有了核聚變提供能量，但它殘余的熱量仍然十分驚人，足以向外輻射幾十億、甚至是上千億年。既然有足夠的熱量，理論上它也會有自己的宜居帶。假如這個宜居帶內(nèi)存在行星的話，它是否也能演化出生命呢？而生命生活在這樣一顆行星上，又會是種什么樣的體驗(yàn)?zāi)兀?/em>
我們知道，白矮星是小質(zhì)量恒星的殘骸。比如說我們的太陽，大約再過個 50 億年，它也會演變成一顆小白矮星。由于到了演化末期，恒星的核燃料不夠了，核聚變無法提供足夠的支撐力，于是恒星的物質(zhì)在自身的重力作用下向內(nèi)塌陷。由于恒星的物質(zhì)太多，質(zhì)量實(shí)在太大，以至于維持物質(zhì)正常結(jié)構(gòu)的最后一道屏障 —— 泡利不相容原理也無法抗衡物質(zhì)的塌陷。原本一個軌道只能容納兩個電子，現(xiàn)在所有核外電子全都被擠到了同一條軌道上，這就是白矮星所處的電子簡并態(tài)。處于簡并態(tài)的物質(zhì)密度非常高，一個與太陽質(zhì)量相當(dāng)?shù)陌装牵w積和地球差不多。隨便抓一把白矮星物質(zhì)，重量都相當(dāng)于一輛卡車。
由于白矮星的前身畢竟是恒星的核心，曾經(jīng)的溫度可以達(dá)到數(shù)千萬、甚至是上億度。變成白矮星后，雖然溫度大不如從前，但“瘦死的駱駝比馬大”，如今它的表面溫度依然可以高達(dá)幾萬到幾十萬度。相比之下，太陽的表面只有區(qū)區(qū)六千度。這些儲存下來的能量是如此之多，以至于白矮星僅靠吃老本也能持續(xù)發(fā)光發(fā)熱數(shù)十億、乃至數(shù)百億年。這也是為什么至今我們也沒發(fā)現(xiàn)完全冷卻掉的白矮星，也就是黑矮星的存在。
白矮星的熱輻射主要集中在可見光和紫外線波段，不過由于個頭太小，整體的亮度并不高。因此，雖然白矮星也可以有宜居帶，但是和太陽這樣的宜居帶相比，白矮星的宜居帶一方面距離很近，頂多只有幾百萬公里，最近甚至只有月球到地球的 2 倍；另一方面，它的范圍很狹小，留給行星軌道的空間不是很多。
不過它也有個好處，就是鑒于白矮星的壽命很長，它的宜居帶存續(xù)時間會很長。而且和同樣非常長久的紅矮星宜居帶相比，白矮星的宜居帶十分穩(wěn)定。畢竟，白矮星的體內(nèi)沒有核聚變這種不穩(wěn)定因素，不會時不時來個耀斑或日冕物質(zhì)拋射什么的，它僅僅是像燒焦的木炭一樣發(fā)揮著余熱。如此一來，它周圍行星的大氣和水或許可以幸免于難。那這是否意味著，假如這里真有行星的話，它上面存在生命或許還真不是不可能。
雖然理論上白矮星附近可以存在類地行星，但是白矮星周圍的行星極為罕見。截止目前天文學(xué)家僅發(fā)現(xiàn)了幾顆，還都是些氣態(tài)行星。
因?yàn)樵谝汛_認(rèn)的五千多顆系外行星中，有將近一半是開普勒望遠(yuǎn)鏡通過凌日法發(fā)現(xiàn)的。對于白矮星這種小不點(diǎn)來說，凌日法非常不友好，只能通過其他方法，比如分析光譜多普勒變化的視向速度法?；蛘呦袂安痪?，依靠 JWST 對距離小恒星較遠(yuǎn)的巨行星直接成像。
這些方法雖然沒能在白矮星附近發(fā)現(xiàn)類地行星，但是一些間接證據(jù)表明，白矮星周圍確實(shí)曾經(jīng)存在過類地行星。
2004 年，天文學(xué)家在對一顆距離地球 150 光年的白矮星（GD 362）觀測時發(fā)現(xiàn)，它的光譜和其他白矮星不太一樣，里面似乎含有較高的金屬元素，這意味著這顆白矮星的大氣可能被外來金屬元素污染了。
次年，天文學(xué)家通過紅外線觀測發(fā)現(xiàn)，這顆白矮星的周圍有一圈體積相當(dāng)于土星環(huán)那么大的塵埃環(huán)，白矮星大氣的金屬污染很可能就來源于此。之后，通過分析研究人員認(rèn)為，這顆白矮星的塵埃環(huán)和大氣污染的罪魁禍?zhǔn)卓赡苁且活w小行星。
這是一顆直徑大約 200 公里巖質(zhì)小行星。在白矮星還是主序星的時候，這顆小行星原本可能是一顆類地行星地殼的一部分。之后，那顆類地行星或許被膨脹的紅巨星“吃了吐”，或許被后來形成的白矮星潮汐力撕碎，總之它被瓦解成了碎片。在白矮星的引力作用下，這些碎片一部分落入了白矮星的大氣層，導(dǎo)致了白矮星大氣的金屬污染；而另一部分還沒落入的則變成了白矮星周圍的塵埃盤。
總的來說，白矮星周圍存在宜居行星這件事，一方面確實(shí)有可能，另一方面也確實(shí)很難穩(wěn)定存在。畢竟作為致密星，它的潮汐力太大了。加上它的宜居帶還那么近，一顆行星要想穩(wěn)定存在于這里，勢必需要滿足一些苛刻的條件。
比如它的公轉(zhuǎn)速度必須非?？?，可能只有幾個小時，這樣才能抵消白矮星的強(qiáng)大引力。另外，行星的個頭也不能太大，密度不能太低，不然很容易就被白矮星的潮汐力瓦解。
因此可以推測，假如你來到這樣一顆行星上，首先你可能無法承受自己的體重，因?yàn)樗厦娴闹亓浅４蟆＜偃缢厦嬗袆游锏脑?，也許會是些有著強(qiáng)壯骨骼和肌肉的小個子生物。
在這里，天上的“太陽”（也就是白矮星）看起來會很大，而且輻射也非常強(qiáng)。這里的生物可能需要很強(qiáng)的抗輻射能力，或者干脆長年躲藏在地下或深海中。不過鑒于距離白矮星非常近，這顆行星大概率會被潮汐鎖定，一面永遠(yuǎn)是白晝，一面永遠(yuǎn)是黑夜。這樣一來，這顆行星勢必會擁有極端的溫差，生物更多可能會生活在晝夜交界處這種地方。
假如真有這樣一顆行星的話，沒準(zhǔn)它上面的生命更有機(jī)會演化出更高級的文明。因?yàn)橄噍^于主序星的行星，白矮星的行星有著大把的時間。哪怕今天的它們還只是單細(xì)胞生物，但經(jīng)過百億年的演化，當(dāng)?shù)厍蛟缫鸦绎w煙滅時，而它們或許正如日中天。
參考資料：
[1] https://en.wikipedia.org/wiki/White_dwarf
[2] https://en.wikipedia.org/wiki/GD_362
[3] https://arxiv.org/abs/astro-ph/0509193
[4] https://arxiv.org/abs/2310.15219
[5] https://arxiv.org/abs/2401.13153
本文來自微信公眾號：Linvo 說宇宙 （ID：linvo001），作者：Linvo
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