北京(jing)时(shi)间(jian)8月16日消息,欧洲正在(zai)策划一项未来的空间(jian)探测引力波探测任务,这或将帮助科学(xue)家们找到科幻小说(shuo)(电影(ying))《银河(he)系漫(man)游指南(nan)》里(li)的那种奇特(te)行(xing)星(xing)。

  在(zai)过去几年间,借助引力(li)波信(xin)号,人类已经发现(xian)了好(hao)几对黑洞的(de)存在(zai),不久之(zhi)后(hou),人们也许就(jiu)可以发现(xian)那些围绕双白矮星系统运行的(de)行星,白矮星是(shi)中(zhong)等质量恒星在(zai)生(sheng)命终结阶(jie)段的(de)状态,一颗从两颗恒星的(de)演(yan)化历程中(zhong)幸存下(xia)来(lai)的(de)行星,必定是(shi)非(fei)常非(fei)常古老的(de),在(zai)这样的(de)情况下(xia),两颗主(zhu)序星已然演(yan)化成为(wei)两颗白矮星,这将(jiang)需(xu)要非(fei)常非(fei)常久远的(de)时间。

  但是(shi)要做到这一点(dian),将需要未来更加先进(jin)的(de)探(tan)测(ce)(ce)任(ren)务(wu),比(bi)如欧洲发(fa)展中(zhong)的(de)“激光干涉空(kong)间天线”(LISA)项目。由于引力(li)波探(tan)测(ce)(ce)器相比(bi)电(dian)磁(ci)波探(tan)测(ce)(ce)可以观察(cha)到更远的(de)宇宙深处,LISA或(huo)许将可以检测(ce)(ce)到远在银河系之外的(de)行(xing)星。

  LISA计划在(zai)2030年代发射升空,类似这样(yang)的(de)引力波探测器主要用(yong)于探测宇宙中致(zhi)密天(tian)体对所(suo)产生的(de)引力波信号。这样(yang)的(de)双星系(xi)统包括双白矮星系(xi)统,类似太阳这样(yang)大小的(de)恒星在(zai)接(jie)近死亡时(shi),就将成为一颗(ke)白矮星,不再能(neng)够(gou)产生内部的(de)核聚变反应,它(ta)将逐渐冷却和死去。

  这类温度(du)(du)较(jiao)低的(de)(de)恒星,如果(guo)使(shi)用光学手(shou)段(duan)(duan),或者其他电磁波段(duan)(duan)的(de)(de)探测(ce)手(shou)段(duan)(duan)要(yao)实现(xian)探测(ce)难度(du)(du)比较(jiao)大,而要(yao)想探测(ce)到它们身边隐匿(ni)的(de)(de)行(xing)星,则更(geng)像是天方夜谭,到目前为止(zhi),科(ke)学家们只在白矮星周围(wei)发现(xian)过一颗行(xing)星,还是使(shi)用的(de)(de)非直接观测(ce)手(shou)段(duan)(duan)。

  了解有多少行(xing)(xing)星可以在白矮(ai)星周围幸(xing)存下(xia)来,对于我们了解行(xing)(xing)星系(xi)统的(de)(de)未来演化历程十分关键,LISA探测器将帮助科(ke)学(xue)家们做到这(zhei)一点研究显示(shi),如果这(zhei)样的(de)(de)行(xing)(xing)星真的(de)(de)存在,那么(me)LISA应该可以发现数百(bai)颗(ke)新的(de)(de)系(xi)外行(xing)(xing)星。

  在过(guo)去30年里(li),天文(wen)学(xue)家们(men)已经探(tan)测到(dao)超过(guo)4000颗(ke)系外行星(xing),这(zhei)其中真正的突破来(lai)自(zi)NASA发射的“开普勒(le)”空(kong)间望(wang)远镜,借助“凌星(xing)法”,开普勒(le)望(wang)远镜识别出(chu)大量的系外行星(xing)目(mu)标。所谓凌星(xing)法,就是(shi)通过(guo)精密(mi)测光,发现由于行星(xing)在视线方(fang)向(xiang)上,从被观测恒星(xing)的前方(fang)经过(guo),从而导致恒星(xing)亮度出(chu)现轻微下降,从而让(rang)科学(xue)家们(men)反推(tui)出(chu)行星(xing)存在的技术(shu)。

  而利用引力(li)(li)(li)波技术对系外(wai)行(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)进行(xing)(xing)探(tan)测,也将是类(lei)似的(de)方式。简单说(shuo),一对相(xiang)互绕转的(de)白矮星(xing)(xing)(xing),其产生的(de)引力(li)(li)(li)波信(xin)号,与周围有行(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)围绕运(yun)行(xing)(xing)的(de)双(shuang)白矮星(xing)(xing)(xing)系统产生的(de)引力(li)(li)(li)波信(xin)号是有差异(yi)的(de),对这样的(de)信(xin)号开展(zhan)研究,将可以粗略估算出隐藏(zang)的(de)第三(san)个目(mu)标(行(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)体)的(de)质量大小。

  与此同(tong)时,只要距(ju)离不(bu)太远,电磁波(bo)(bo)段(duan)的探测手段(duan)则可以提供一种数据补充,尽(jin)管(guan)光学波(bo)(bo)段(duan)无法直(zhi)接观测到(dao)(dao)行星体。理论上,LISA将可以检测到(dao)(dao)质量仅有50倍地球大小的系外行星。

  此(ci)外(wai),塔马尼(ni)尼(ni)也指(zhi)出,单个(ge)的白矮星周围如果存在行(xing)星,也会产生引力波信号,但这样的信号太弱,并非LISA或(huo)者近期(qi)其(qi)他计划(hua)中的探测器可以检测的范围。

  与电(dian)磁波段的检测(ce)(ce)不(bu)同,引力(li)波探测(ce)(ce)器(qi)可以穿透迷雾,LISA可以穿越银河(he)系的中心(xin)区域,检测(ce)(ce)到银河(he)系另一侧的信号,甚至是(shi)来自(zi)周遭其他星系内部的信号,比(bi)如大小麦哲伦星云。

  恒星的生命终点

  在未来大(da)(da)约50亿年之后,我们的太阳(yang)将会逐渐(jian)膨胀成为一颗巨大(da)(da)的红巨星(xing),随后慢慢衰亡,成为一颗白矮星(xing),这一过程中(zhong),轨(gui)(gui)道位于最内(nei)侧的水(shui)星(xing)和金星(xing)将会被(bei)摧毁,而地球的轨(gui)(gui)道将贴着这个巨大(da)(da)的膨胀的濒死恒星(xing)运行,命运难测,但火星(xing)和更加外侧的行星(xing)大(da)(da)体上可(ke)以确定将是安全的,它们将继(ji)续围绕太阳(yang)运行。

  除此之(zhi)外(wai),一(yi)个(ge)(ge)(ge)行星(xing)(xing)系(xi)(xi)统的(de)(de)(de)(de)(de)死亡将可(ke)能意味着(zhe)另一(yi)个(ge)(ge)(ge)新(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)行星(xing)(xing)系(xi)(xi)统的(de)(de)(de)(de)(de)新(xin)生。目前的(de)(de)(de)(de)(de)研究显示,一(yi)个(ge)(ge)(ge)被摧毁的(de)(de)(de)(de)(de)世(shi)界(jie)产(chan)生的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)量碎屑(xie)物(wu),比如以太阳系(xi)(xi)为例,当太阳膨胀时被摧毁的(de)(de)(de)(de)(de)水星(xing)(xing)和(he)金星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)残骸碎屑(xie)物(wu),最终将会围(wei)绕着(zhe)恒星(xing)(xing)死亡后残留下(xia)来的(de)(de)(de)(de)(de)白矮星(xing)(xing)运行。有一(yi)种(zhong)理论认为,此后在这样的(de)(de)(de)(de)(de)情况下(xia),这些碎屑(xie)物(wu)将会在白矮星(xing)(xing)轨道(dao)上逐渐形(xing)成第二代的(de)(de)(de)(de)(de)行星(xing)(xing)体,而如果这些浴火重(zhong)生的(de)(de)(de)(de)(de)行星(xing)(xing)体质量足(zu)够巨大(da),那么它们将可(ke)以被LISA和(he)其他未来的(de)(de)(de)(de)(de)引力波信号探测设备检测到(dao)。

  当如果(guo)向这(zhei)个(ge)系(xi)(xi)统中再多加入一颗白矮(ai)星(xing),那么此时这(zhei)颗行星(xing)的(de)命运就(jiu)将(jiang)变得不再那么确定,科学家们(men)至少(shao)已经在一个(ge)双(shuang)白矮(ai)星(xing)系(xi)(xi)统周围观察到行星(xing)体残骸,这(zhei)至少(shao)表明,行星(xing)是可以存在于双(shuang)白矮(ai)星(xing)周围的(de)轨道上的(de)。

  但(dan)直(zhi)到LISA发射为止,科学(xue)家(jia)们无法确定围绕(rao)双白矮星(xing)系(xi)统(tong)存(cun)在行(xing)(xing)星(xing),到底是少数情(qing)况还(hai)是常见情(qing)况,又或是介(jie)于(yu)两者(zhe)之间,但(dan)如果这样(yang)的(de)(de)(de)情(qing)况的(de)(de)(de)确存(cun)在,那(nei)么LISA的(de)(de)(de)发现将帮助科学(xue)家(jia)们改(gai)进他们关于(yu)太阳系(xi)的(de)(de)(de)诞生以及死亡的(de)(de)(de)相关模(mo)型,我(wo)们将会目睹一(yi)个此前一(yi)直(zhi)处于(yu)未知状(zhuang)态(tai)的(de)(de)(de)行(xing)(xing)星(xing)演化(hua)阶(jie)段,而如果这样(yang)的(de)(de)(de)情(qing)况不存(cun)在,那(nei)么这同样(yang)将向研究行(xing)(xing)星(xing)系(xi)统(tong)演化(hua)的(de)(de)(de)科学(xue)家(jia)们传递很多(duo)重要信(xin)息。

  而(er)如(ru)果到时候科学家们(men)果真(zhen)在双白(bai)矮星(xing)系统周围发(fa)现行星(xing),那么这(zhei)简直就(jiu)像是(shi)《银(yin)河系漫游指南》里面的情节翻版。在这(zhei)部(bu)小说(电影)中,有一个行星(xing)叫做Magrathea,它围绕两(liang)(liang)颗(ke)恒星(xing)运行,这(zhei)两(liang)(liang)颗(ke)恒星(xing)分别(bie)名(ming)叫Soulianis 和 Rahm。作(zuo)者在书(shu)中描述这(zhei)两(liang)(liang)颗(ke)恒星(xing)发(fa)出的光是(shi)白(bai)色的,这(zhei)或许是(shi)两(liang)(liang)颗(ke)白(bai)矮星(xing)。

  引力波(bo)或许(xu)并非是有关生命(ming),宇宙和万物的终(zhong)(zhong)极答案。但最终(zhong)(zhong),它或许(xu)将帮(bang)助我们(men)找(zhao)到行(xing)星Magrathea。