白矮星周?chē)赡艽嬖凇凹娱L(zhǎng)版”生命宜居帶。

白矮星“飛馬座IK B”（中）與其A級(jí)伴星“飛馬座IK A”（左）及太陽(yáng)（右）的對(duì)比圖。該白矮星表面溫度高達(dá)35500K。

RJ Hall

“降溫是不可能降溫的，100億年內(nèi)都不可能?！?/p>

以美國(guó)俄克拉荷馬大學(xué)天文學(xué)家Manuel Barrientos為首的一個(gè)科研團(tuán)隊(duì)近日在一篇論文中宣稱(chēng)，他們發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)系附近0.6%至2.5%的白矮星存在顯著的“延期降溫（cooling delay）”現(xiàn)象，進(jìn)而可為其周邊的宜居帶增加上百億年的宜居期。

秘密隱藏在白矮星體內(nèi)含量?jī)H次于碳和氧的元素“氖22”身上。如果白矮星的氖22含量超過(guò)其總質(zhì)量的2.5%，那么在白矮星內(nèi)核晶體化的過(guò)程中，就會(huì)出現(xiàn)一種被稱(chēng)為“分餾（distillation）”的現(xiàn)象。

當(dāng)固態(tài)晶體內(nèi)的氖22含量低于周?chē)簯B(tài)物質(zhì)，晶體就因?yàn)槊芏纫驗(yàn)橄鄬?duì)較小而向上浮動(dòng)。這一過(guò)程能夠釋放出巨大的引力能，導(dǎo)致白矮星延期降溫達(dá)100億年之久。

氖22是在恒星內(nèi)部形成的。在恒星的氦燃燒階段，氮14會(huì)轉(zhuǎn)化為氖22。這意味著最初碳、氮和氧豐度（亦即天文學(xué)家所謂的“金屬豐度”）較高的恒星會(huì)留下氖22豐度較高的白矮星。

研究人員分析了太陽(yáng)系附近500秒差距范圍內(nèi)大約4000顆恒星的高精度光譜數(shù)據(jù)，使用恒星演化模擬程序，對(duì)這些恒星中的每一顆，會(huì)在其白矮星后裔體內(nèi)留下多少氖22進(jìn)行了測(cè)算。

預(yù)測(cè)結(jié)果與歐空局蓋亞探測(cè)器的觀測(cè)數(shù)據(jù)高度吻合。蓋亞探測(cè)器發(fā)現(xiàn)，似乎有大約6%的大質(zhì)量白矮星在最長(zhǎng)達(dá)100億年的時(shí)間里停止了冷卻。這一現(xiàn)象被研究人員戲稱(chēng)為“宇宙交通堵塞”。

更多的證據(jù)來(lái)自恒星的運(yùn)動(dòng)速度。這些白矮星的運(yùn)動(dòng)速度，似乎要比根據(jù)其表面年齡所作的預(yù)測(cè)快，表明它們的實(shí)際年齡要比根據(jù)它們亮度所作的推算結(jié)果大很多。而這可能正是它們已經(jīng)暫停降溫的證據(jù)。

最有趣的是，研究還揭示了一個(gè)清晰的星系白矮星分布模式。研究人員發(fā)現(xiàn)，根據(jù)銀河系恒星族群綜合模型，白矮星在銀河系中心附近最為常見(jiàn)，每2千秒差距占比7.6%。而隨著向外圍推進(jìn)，白矮星的數(shù)量逐漸變少——在距離銀心8千至1萬(wàn)秒差距處，白矮星的數(shù)量占比僅為1%。

這樣的梯度變化反映了銀河系的化學(xué)特征，表明能夠產(chǎn)生富氖白矮星的恒星大多聚集在靠近銀河系中心的區(qū)域，因而白矮星的長(zhǎng)期宜居帶在銀河系內(nèi)側(cè)也應(yīng)當(dāng)最為普遍。

該研究在天體生物學(xué)領(lǐng)域具有深遠(yuǎn)意義。通常白矮星的生命宜居帶維持時(shí)間只有30億年左右。而發(fā)生氖分餾的白矮星，其宜居帶維持時(shí)間遠(yuǎn)超預(yù)期，可以長(zhǎng)達(dá)百億年。且這些宜居帶距離白矮星較遠(yuǎn)，潮汐力對(duì)在軌行星的破壞效應(yīng)較弱。這些對(duì)于生命而言都是利好。

研究人員還認(rèn)為，在對(duì)白矮星的觀測(cè)統(tǒng)計(jì)中，可能會(huì)出現(xiàn)“幸存者偏差”。由于發(fā)生氖分餾的白矮星會(huì)因其能在較長(zhǎng)時(shí)間范圍內(nèi)保持較高亮度，而更容易被注意到。因而統(tǒng)計(jì)中，它們可能會(huì)被過(guò)度呈現(xiàn)，從而導(dǎo)致大質(zhì)量白矮星的數(shù)量異常龐大。

該研究改變了我們對(duì)宇宙中生命可能存在之處的認(rèn)識(shí)。白矮星在天文學(xué)中象征著死亡和終結(jié)，但它們可能實(shí)際上也代表了某種長(zhǎng)久穩(wěn)定的宜居環(huán)境。

僅銀河系就有上百億白矮星，這些白矮星中又有相當(dāng)一部分可能擁有“加長(zhǎng)版”宜居帶。這意味著宇宙為生命提供的機(jī)遇可能遠(yuǎn)超預(yù)測(cè)。也許生命的世外桃源就隱藏在死星周?chē)膹U墟中，近在眼前，而我們未能發(fā)現(xiàn)。

天狼星的伴星是一顆白矮星。

ESA / Hubble

白矮星（White Dwarf）是中小質(zhì)量恒星演化到末期后，由其內(nèi)核轉(zhuǎn)化而成的一種特殊天體。它們不再進(jìn)行核聚變，卻依然擁有極高的溫度和密度。白矮星會(huì)隨著時(shí)間的推移緩慢冷卻。太陽(yáng)的內(nèi)核在大約50億年后也會(huì)變成白矮星。

參考 The Fraction of Distilled White Dwarfs with Long-Lived Habitable Zones https://arxiv.org/pdf/2508.12600

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