1999年的哈勃数据指向一颗在恒星死亡后诞生的行星

一颗行星可能从一颗垂死恒星的残骸中形成，时间远在那颗恒星原本的行星诞生之后。这一证据在哈勃太空望远镜的档案中沉睡了超过四分之一个世纪，作为一组无人能识别的光谱线，直到一名博士生将它们与铌元素匹配上。

那种金属本不应以如此高的丰度存在。它的存在指向一颗约木星大小的气态巨行星，它由恒星在其最后巨星阶段抛出的气体自行构建而成。我们所知的每一颗行星，包括地球，都是从恒星诞生时的残留物中形成的。而这一颗则可能从死亡的残留物中形成，这意味着恒星的行星故事不必随着恒星本身的消亡而终结。

这颗恒星是HS 0209+0832，一颗距离地球约270光年的白矮星。白矮星是一颗类太阳恒星耗尽燃料、将外层物质吹散后暴露出来的核心。由英国华威大学博士生杰米·威廉姆斯（Jamie Williams）领导的团队在《自然·天文学》上报告称，这颗白矮星正在吞噬与太阳系中任何物质都不同的物质。

“与其说白矮星阶段是恒星及其行星故事的尾声，不如说这项研究指出，我们所熟悉的系统可能只是潜在更漫长故事的第一章，而一些新角色正在登场，”威廉姆斯在欧洲空间局/哈勃新闻稿中表示。

27年前的光谱如何破解了自己的悬案

当哈勃首次对准HS 0209+0832时，其光谱仪将恒星的紫外光分解成一道彩虹般的波长。恒星大气中的原子会在特定波长吸收光线，因此每种元素都会留下自己独特的暗线图案。其中大约100条暗线与当时天文学家使用的原子目录中的任何条目都不匹配。

威廉姆斯带着更新后的原子跃迁数据库重新查阅了存档数据，发现铌元素解释了许多神秘谱线。“哈勃在这个白矮星系统中向我们展示的是我们前所未见的东西：铌元素的高丰度，我第一次在存档数据中发现它时对其特征并不熟悉，”他说。

研究团队随后核查了第二个独立记录。美国国家航空航天局已退役的FUSE紫外卫星也曾观测过这颗恒星，其光谱显示了同样强烈的铌信号。更新的哈勃光谱填补了其余化学成分：白矮星的大气富含锌、铜和铌——所有这些都比铁重的元素——而硅和铁（岩石行星的骨架）则含量偏低。

最后一块拼图来自美国国家航空航天局的TESS卫星，这颗卫星通过观测恒星亮度的微小下降来寻找行星。在四个月的时间里，它发现这颗白矮星以4.399天的周期发生约0.12%的亮度变化。研究团队将此节奏解读为一颗行星在距离恒星约600万公里的紧密轨道上运行，大约相当于水星到太阳距离的十分之一。

为什么铌标志着恒星的死亡而非诞生

具有“污染”大气的普通白矮星很常见。大约四分之一到一半的白矮星显示出金属元素——这些金属本应在几天到数百万年内沉入内部（具体时间取决于恒星），而通常的解释是它们正在吞噬破碎的小行星或行星。这些碎片的化学成分迄今为止与太阳系中的天体非常相似：富含铁、硅、镁和氧。

HS 0209+0832打破了这一模式。比铁重的元素并非由恒星在其大部分生命周期中驱动的核聚变产生。其中许多元素，包括铌，是通过慢中子俘获过程形成的，该过程在类太阳恒星的最后巨星阶段在其深处进行，随后被带到表面并吹散。“铌和其他比铁重的元素在天文学上很特殊，因为与许多常见元素不同，它们并非通过热核聚变在恒星核心中形成，”威斯康星大学麦迪逊分校的理论天体物理学家、团队成员尼古拉斯·斯通（Nicholas Stone）说。

因此，落到恒星上的物质带有恒星自身死亡气体的指纹。研究团队的设想是，这些被抛出的气体中有一部分聚集成了新的气态巨行星，而其余部分则消散了。这颗白矮星还很年轻且非常炽热，温度约为35000摄氏度，其辐射正在蒸发这颗行星的大气层。逃逸的气体会像彗尾一样拖在行星身后，形成一个盘状物并降落到恒星上——这正是哈勃观测到的情况。

“当杰米问我关于铌与这项研究的关系时，我真是目瞪口呆，因为迄今为止分析过的任何其他白矮星中都没有报告过这种元素。一旦我们意识到它在那里，一切都豁然开朗了，”华威大学天文学家、合著者鲍里斯·根西克（Boris Gaensicke）说。

与围绕死亡恒星的其他行星相比如何

目前已知只有少数几颗行星围绕白矮星运行。最著名的是WD 1856+534 b，这是一颗木星大小的世界，TESS发现它每1.4天从它的白矮星前方穿过。与地球一样，它被认为是一颗幸存者：一颗与恒星一起形成、最终不知何故靠近了恒星残骸的第一代行星。

最早被确认的系外行星围绕着一颗脉冲星（超新星爆发后留下的坍缩核心）运行，一种主要解释是它们也是在爆炸后由碎片形成的。但脉冲星信号中没有任何信息能揭示那些行星由什么构成。而在HS 0209+0832这里，论证基于化学成分，这就是为什么该团队将其描述为第一颗候选行星，其成分符合由垂死恒星喷出物构建的行星的预期。

这种比较也展望了未来。几十亿年后，太阳将膨胀成一颗红巨星，失去大部分质量，然后沉降为一颗白矮星。如果第二代行星能够在那抛出的气体中形成，那么太阳系的白矮星未来可能包括目前还不存在的世界。

这项研究未解决的问题

这颗行星尚未被直接观测到。它是通过两条证据推断出来的：落到恒星上的气体的奇特化学成分，以及4.4天的亮度周期。论文始终将其称为候选行星，并且TESS信号不止一种解读。它可能是一颗行星炽热昼侧旋转进出视野的光芒，或者如作者自己所指出，是逃逸气体的彗尾从恒星前方经过。

成分论证很有力，但它仅基于一个系统。目前还没有模型能详细解释气态巨行星如何从垂死恒星的流出物中聚集形成、这种情况发生的频率如何，或者这样的行星能在白矮星的辐射下存活多久。威廉姆斯认为这一颗很可能存活下来，因为恒星会冷却并停止剥离其大气。这是一种推测，而非观测结果。

其他关于这些金属的解释需要用更多数据来排除。作者认为，大气中的氦以及几乎不存在造岩元素，指向的是行星逃逸的大气而非被撕碎的小行星，但一个具有相同特征的第二个系统将比任何单一测量更有说服力。

关于第二代行星的常见问题

什么是第二代行星？

它是指围绕恒星残骸（如白矮星）形成的行星，由恒星在生命晚期抛出的物质构成。地球和太阳系其他行星是第一代行星，由太阳形成时留下的气体和尘埃构成。

什么是白矮星？

白矮星是像太阳这样的恒星耗尽燃料并抛掉外层后留下的炽热、致密的核心。它把大约一颗恒星的质量压缩到一个地球大小的球体中，并在数十亿年间缓慢冷却。

哈勃如何找到一颗它看不见的行星？

哈勃测量了落到白矮星上的化学元素，这些元素与垂死恒星释放的气体相匹配，而非普通岩石。另一颗卫星TESS探测到了一个4.4天的规则亮度周期，研究团队将其归因于一颗在紧密轨道上运行的行星。

太阳死后会形成新的行星吗？

目前无人知晓。太阳将在几十亿年后变成一颗白矮星，并在过程中抛掉大部分质量，因此原材料是存在的。这一发现表明行星可以从这种物质中形成，但一个候选行星无法说明这种情况发生的频率。

为什么铌很重要？

铌比铁重，恒星无法通过其大部分生命中的核聚变产生它。它的大部分是在恒星最后的巨星阶段产生的，因此如果在落到白矮星上的气体中发现大量铌，就表明这些物质来自垂死恒星而非普通行星。

接下来是什么

哈勃首次观测这颗恒星是在1999年，新的分析于2026年10月5日发表在《自然·天文学》上，同时发布了欧洲空间局/哈勃新闻稿。威廉姆斯计划在未来几年内利用哈勃寻找更多具有相同化学成分的白矮星，这将显示HS 0209+0832是孤例还是第一个群体。在其他波长上进一步观测其4.4天周期，也可能区分出发光的行星和经过的气体尾巴。

参考文献：Williams et al., “Discovery of a second-generation planet candidate accreting onto a white dwarf,” Nature Astronomy, 2026. DOI: 10.1038/s41550-026-02983-7

标签: 天文学, 白矮星, 系外行星, HS 0209+0832, Hubble, TESS