白矮星旁的幸存者：JWST发现一颗异常炽热的木星级行星

到目前为止，唯一得到确认的、在类太阳恒星死亡后仍然幸存的行星，就是WD 1856 b。这颗行星体积接近木星，却紧贴着一颗地球大小的白矮星运行。詹姆斯·韦布空间望远镜对它进行首次详细观测后，发现了一个让人意外的结果：这颗行星不仅位置异常，温度也远高于科学家此前的预期。

一次意外发现

2020年，天文学家利用TESS望远镜观测了大约2000颗白矮星，原本的目标是寻找彗星或小行星这类小天体的凌日信号。结果，却在WD 1856系统中发现了一颗气态巨行星。这颗白矮星的直径大约只有该行星的七分之一，按理说，行星经过时应该几乎完全遮住恒星，但实际观测到的亮度只下降了一半左右。

研究团队认为，这可能是一次掠过式凌日：从地球的视角看，行星的圆盘只是边缘部分经过了恒星表面。这种观察角度概率很低，但却是目前解释现有亮度曲线的最佳方案。

更奇怪的是，这颗行星距离白矮星只有大约0.02天文单位。我们知道，当类太阳恒星膨胀为红巨星时，通常会吞噬掉内侧的行星；而外层的那些气态巨行星，则会因为恒星损失质量、引力减弱而向外迁移。但WD 1856 b并没有向外远离，反而跑到了极近的轨道上。

只有八分钟的JWST数据

2023年4月27日，JWST捕捉到了一次仅持续八分钟的凌日。常规的系外行星透射光谱推测，通常假设行星完整地经过一个更大的恒星圆盘。但这里的情况恰好相反：恒星比行星小得多，而且只发生了边缘重叠。

为了处理这个特殊情况，团队为此专门建立了新的几何方程，用随时间变化的重叠面积来描述透射光谱，并修改了POSEIDON大气重建软件，使其能够处理这种掠过式凌日。分析结果显示，WD 1856 b被一层气溶胶霾所包围，大气中还含有甲烷。

温度比预计高出一倍

一颗距离冷却了大约60亿年的白矮星仅0.02天文单位的行星，理论上的温度应该在150至200K之间，这与木星的云顶温度差不多。但实际测得的结果却大约是400K，并且它向太空释放的能量，相当于从恒星接收能量的约25倍。

这意味着，这颗行星的热量主要来自其内部，而不是重新辐射恒星的能量。形成初期残留的热量不可能维持这么长时间，因此研究人员推断，这颗行星在后来某个阶段经历过显著的加热过程。

两种迁移模型

针对这种情况，目前主要有两种解释。第一种是共同包层模型：行星原本就在较近的轨道上，当恒星成为红巨星并膨胀时，它进入了恒星的外层，最终从包层中幸存下来，停留在了残余核心的附近。如果按照这个模型，加热事件应该发生在大约54亿年前、红巨星阶段结束时。

第二种是高偏心率迁移模型。行星最初位于更外侧的轨道，受到系统中两颗遥远伴星等天体的引力扰动，轨道逐渐变得极度偏心。它在数十亿年中反复接近白矮星，通过潮汐作用损失轨道能量，最终进入了目前这个近距离的圆轨道。

研究团队把当前测得的温度代入行星冷却模型进行反推，发现加热事件最可能发生在红巨星阶段结束后的30亿至55亿年之间。这个时间点明显晚于共同包层阶段，所以更支持伴星引力扰动导致的高偏心率迁移模型。

甲烷带来的不确定性

现有的冷却模型主要是针对类木星大气建立的，其中甲烷的比例大约为0.3%；但WD 1856 b的甲烷含量却高达7%左右。甲烷是一种强温室气体，这种巨大的成分差异很可能会影响温度反演的结果。研究人员需要建立更接近行星实际成分的新模型，才能更准确地还原它的演化过程。

WD 1856距离地球大约75光年，这在银河系尺度上算是非常近了。在附近就出现一颗恒星死亡后的幸存行星，这暗示着类似的天体可能并不少见。值得一提的是，团队已经获得了更多的JWST观测数据，并将继续深入研究这个系统，以及更多白矮星周围的行星幸存者。