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濱死恆星的微光或許可更容易地尋找生命訊號

白矮星(white dwarf),是已經沒有能量來源的濱死恆星,會隨時間逐漸冷卻、變暗。但以色列特拉維夫大學(Tel Aviv University)Dan Maoz等人有證據顯示:白矮星仍能維持適居行星(habitable planet)的存在。Maoz等人利用電腦模擬後指出:利用未來10年發展出的先進科技,天文學家有機會偵測到環繞白矮星的適居行星周圍的生物標誌化合物(biomarker),也就是有生命出現的訊號,包含氧和甲烷等。相關論文發表在英國《皇家天文學會月刊》(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)中。

Maoz等人提出的「模擬光譜(simulated spectrum)」,說明美國航太總署(NASA)預定於2018年發射升空的韋柏太空望遠鏡(James Webb Space Telescope,JWST),探測到白矮星周圍類似地球的岩質行星的大氣時,僅需耗費數小時的觀測時間就能偵測到氧和水等化學組成,比偵測類太陽恆星周圍的岩質行星的還容易許多;換言之,想尋找太陽系以外的生命訊號,從白矮星下手,會比其他種恆星容易得多。

白矮星表面已知有豐富的重元素,顯示環繞白矮星的行星中有一定比例會是岩質行星。這些研究學者估計:若能仔細探索離地球最近的500顆白矮星,必定能找到一顆、甚至更多適居行星。所謂的適居行星,是指恆星周圍溫度恰可使行星表面的水以液態型式存在的區域,即所謂的「適居區」內的系外行星。

當行星通過恆星前方,讓恆星稍微變暗的時機,背景星光透過行星大氣後,行星大氣會吸收部分星光,天文學家便可藉此瞭解行星大氣的組成成分。然而,若是被系外行星遮蔽的恆星是一般恆星,其明亮的光輝往往會讓行星本身的訊號被掩蔽而無法凸顯;相形之下,白矮星不像一般恆星般那樣明亮,讓天文學家能更容易地偵測並分析白矮星周圍行星的大氣特徵,甚至是體積比熱木星小許多的岩質行星都適用這種方式。

為了估算哪種資料是JWST比較容易偵測到的,Maoz等人發展所謂的「人造光譜(synthetic spectrum)」,模擬環繞白矮星公轉、類似地球的適居行星的狀況。由人造光譜顯示,如果這類行星大氣中真的含有氧和水等成分,JWST絕對有能力可以偵測到。

其中,生物標誌化合物中的氧是類地行星上出現生命最關鍵的訊號。例如地球的大氣層,有21%為氧,而這些氧是來自全球各地的植物行光合作用的產物。如果沒有植物,大氣中將不再有氧的存在。

JWST乃以紅外波段來進行系外行星生命訊號搜尋的探測工作,因為生物標誌化合物的輻射在這個波段最為顯著。此外,位在太空當中的太空望遠鏡,可以不受地球自己本身大氣的影響,因此即使類似地球的系外行星發出和地球大氣類似的訊號,JWST也可以分辨得出來是來自系外行星而非地球。

資料來源:Looking for Life by the Light of Dying Stars [2013.04.24]

原文發表於網路天文館

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