1999年的哈伯資料指向一顆在恆星死亡後誕生的行星

一顆行星可能從一顆垂死恆星的殘骸中形成，遠在該恆星原本的行星誕生之後。這個證據在哈伯太空望遠鏡的檔案中塵封超過四分之一世紀，是一組無人能辨識的光譜線，直到一名博士生將它們與鈮元素匹配起來。

那種金屬不應該以如此高的含量存在。它的存在指向一顆約木星大小的氣態巨行星，它是由恆星在其最後的巨星階段所拋出的氣體自行構築而成。我們所知的所有行星，包括地球在內，都是從恆星誕生的殘留物中形成。而這顆行星則是從死亡的殘留物中形成，這意味著一顆恆星的行星故事不必隨著恆星本身而結束。

這顆恆星是HS 0209+0832，一顆距離地球約270光年的白矮星。白矮星是類似太陽的恆星在燃盡燃料、將外層吹入太空後所裸露的核心。由英國華威大學博士生Jamie Williams領導的團隊在《自然天文學》期刊上報告，這顆白矮星正在吞噬與太陽系截然不同的物質。

「與其說白矮星階段是恆星及其行星故事的尾聲，這項研究指出我們所熟悉的系統可能只是潛在更長故事的第一章，而有些新角色會登場，」Williams在ESA/Hubble的新聞稿中表示。

一份27年前的光譜如何破解自身的懸案

當哈伯首次指向HS 0209+0832時，其光譜儀將恆星的紫外光分解成一道彩虹波長。恆星大氣中的原子會吸收特定波長的光，因此每種元素都會留下其獨特的暗線圖案。大約有100條這樣的線條與天文學家當時使用的原子目錄中的任何元素都無法匹配。

Williams帶著更新後的原子躍遷資料庫重新檢視了存檔數據，發現鈮解釋了許多神秘線條。「哈伯在這個白矮星系統中向我們展示的是前所未見的景象：高豐度的鈮元素，當我最初在檔案數據中發現它時，我對其特徵並不熟悉，」他說。

團隊隨後核對了第二份獨立記錄。NASA已退役的FUSE遠紫外線衛星也曾觀測過這顆恆星，其光譜顯示出同樣強烈的鈮特徵。更新的哈伯光譜則補足了其餘的化學成分：白矮星的大氣富含鋅、銅和鈮，這些都是比鐵重的元素，而矽和鐵——岩石行星的骨幹——則含量貧乏。

最後一塊拼圖來自NASA的TESS，這是一顆透過監測恆星亮度微小下降來尋找行星的衛星。在四個月的時間裡，它發現這顆白矮星以4.399天的週期，亮度變化約0.12%。團隊將這個節奏解讀為一顆在距離恆星約600萬公里（約水星與太陽距離的十分之一）的緊密軌道上運行的行星。

為什麼鈮標誌著恆星的死亡，而非誕生

具有「污染」大氣的普通白矮星很常見。大約四分之一到一半的白矮星顯示出金屬元素，這些元素按理應在幾天到數百萬年內（取決於恆星）沉降到視線之外，而常見的解釋是它們正在吞噬碎裂的小行星或行星。這些碎屑的化學成分迄今與我們太陽系中的天體非常相似：含有大量鐵、矽、鎂和氧。

HS 0209+0832打破了這個模式。比鐵重的元素並非由驅動恆星大部分壽命的核融合所產生。其中許多元素，包括鈮在內，是透過慢速中子捕獲過程形成的，這個過程在類似太陽的恆星最後的巨星階段於其深處進行，然後被翻攪到表面並吹散。「鈮和其他比鐵重的元素在天文學上很特殊，因為與許多常見元素不同，它們並非經由熱核融合在恆星核心形成，」威斯康辛大學麥迪遜分校的理論天體物理學家、團隊成員Nicholas Stone表示。

因此，落入恆星的物質帶有恆星自身死亡氣體的指紋。團隊的設想是，這些被噴出的氣體中有一部分聚集形成了一顆新的氣態巨行星，而其餘部分則消散了。這顆白矮星仍然年輕且非常熾熱，溫度約為35,000攝氏度，其輻射正在沸騰這顆行星的大氣層。逃逸的氣體會像彗尾一樣拖在行星後方，形成一個盤狀結構，然後如雨般落在恆星上——而哈伯正是在那裡看到了它。

「當Jamie問我有關鈮與這項研究的關聯時，我真是目瞪口呆，因為迄今為止，沒有任何其他被分析過的白矮星報告過這種元素。一旦我們意識到它存在，一切都水到渠成，」華威大學天文學家、共同作者Boris Gaensicke說。

與其他環繞死亡恆星的行星相比如何

目前已知僅有少數幾顆行星環繞白矮星。最著名的是WD 1856+534 b，這顆木星大小的世界被TESS捕捉到每1.4天從其白矮星前方經過。與地球一樣，它被認為是一顆倖存者：一顆與其恆星一同形成、並最終設法靠近這顆恆星殘骸的第一代行星。

最早被確認的系外行星環繞著一顆脈衝星——超新星爆炸後留下的坍縮核心——而其中一個主要解釋是它們也是在爆炸後的碎片中形成的。但脈衝星的信號中沒有任何資訊能揭示這些行星的組成。在HS 0209+0832這個案例中，論證建立在化學成分之上，這就是為什麼團隊將此描述為第一個候選者，其成分符合由垂死恆星噴發物形成的行星的預期。

這項比較也展望了未來。在數十億年後，太陽將膨脹成一顆紅巨星，失去大部分質量，然後安定下來成為一顆白矮星。如果第二代行星能在那些被噴出的氣體中形成，那麼太陽系的白矮星未來可能包含一些目前尚不存在的世界。

這項研究尚未解決的問題

這顆行星尚未被直接觀測到。它是根據兩條證據推斷出來的：落入恆星的氣體中奇特的化學成分，以及4.4天的亮度週期。論文中始終將其稱為候選者，而且TESS的信號有多種解讀方式。正如作者自己所指出，它可能是行星熾熱白晝面旋轉進出視野的光芒，也可能是逃逸氣體的彗尾從恆星前方經過。

成分論證很有力，但它僅基於單一系統。目前尚無模型能詳細解釋一顆氣態巨行星如何從垂死恆星的向外流中聚集形成、這種情況發生的頻率有多高，或者這樣的行星能在白矮星的輻射下存活多久。Williams認為這顆行星很可能會存活，因為恆星會冷卻並停止剝離其大氣。但這是一個推測，而非觀測結果。

對於這些金屬的其他解釋需要用更多數據來排除。作者認為，大氣中的氦以及幾乎沒有造岩元素，指向的是行星逃逸的大氣層，而非一顆被撕碎的小行星，但若能有第二個具有相同特徵的系統，其說服力將遠超過任何單一測量。

關於第二代行星的常見問題

什麼是第二代行星？

它是指環繞恆星殘骸（例如白矮星）形成的行星，由恆星生命晚期噴出的物質構成。地球和太陽系其他行星是第一代行星，由太陽形成時遺留的氣體和塵埃構成。

什麼是白矮星？

白矮星是類似太陽的恆星在燃料耗盡、拋出外層後留下的熾熱、緻密核心。它將大約一顆恆星的質量壓縮到地球大小的球體內，並在數十億年間緩慢冷卻。

哈伯如何找到一顆它看不見的行星？

哈伯測量了落入白矮星的化學元素，這些元素與垂死恆星釋放的氣體相符，而非普通岩石。另一顆衛星TESS偵測到一個4.4天的規律亮度週期，團隊將其歸因於一顆在緊密軌道上運行的行星。

太陽死亡後會形成新的行星嗎？

目前尚無人知曉。太陽將在數十億年後變成白矮星，並在此過程中拋出大部分質量，因此原材料將會存在。這項發現表明行星可以從這種物質中形成，但一個候選者無法說明這種情況發生的頻率。

為什麼鈮很重要？

鈮比鐵重，恆星無法透過驅動其大部分生命的核融合來製造它。它的大部分是在恆星最後的巨星階段產生的，因此在落入白矮星的氣體中發現大量鈮，指向的是來自垂死恆星的物質，而非來自普通行星。

下一步是什麼

哈伯首次觀測這顆恆星是在1999年，而這項新分析於2026年10月5日發表在《自然天文學》期刊上，同時附有ESA/Hubble的新聞稿。Williams計劃在未來幾年內利用哈伯尋找更多具有相同化學成分的白矮星，這將顯示HS 0209+0832是孤例還是某個族群的開端。在其他波長上對其4.4天週期的進一步觀測，也能區分一顆發光行星與一團經過的氣體彗尾。

參考文獻：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

標籤: 天文學, 白矮星, 系外行星, HS 0209+0832, Hubble, TESS