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注定要毁灭的系外行星:“一年”只有 16 个小时

2022/1/4 10:43:30 来源:新浪科技 作者:任天 责编:长河

北京时间 1 月 4 日消息,据国外媒体报道,在最近的一项研究中,天文学家发现了一颗已知轨道最短的气态巨行星。目前,这颗行星绕其恒星运行一周只需 16 小时,而且周期还在不断缩短。终有一天,这颗行星将被其母恒星吞噬。

热木星围绕其恒星旋转的想象图

▲ TOI-2109b 似乎是已知温度第二高的系外行星。上图为热木星围绕其恒星旋转的想象图

这颗新宣布的系外行星属于所谓的“热木星”类别。热木星又被称为“烤炉行星”,其质量接近或超过木星,在构造上或多或少与太阳系中的气态巨行星相似,但它们的轨道距离母恒星更近:木星的轨道半径为 5 天文单位,而成为热木星的行星轨道与母恒星距离在 0.5 至 0.15 天文单位以内,大约只有水星到太阳距离的八分之一至金星到太阳的距离。到目前为止,天文学家已经发现了 400 多颗热木星,但研究人员表示,新发现的 TOI-2109b 具有一些独一无二的特征。”

美国国家航空航天局(NASA)的凌日系外行星巡天卫星(TESS)收集的数据中研究人员取得了这一发现,自 2018 年 4 月由猎鹰 9 号火箭发射升空之后,TESS 一直围绕地球运行。

TESS 是一台太空望远镜,其主要任务目标是调查地球附近 300 光年内的恒星系是否具有行星。利用凌日法,TESS 能够快速发现围绕恒星运行的行星,其调查覆盖的区域比开普勒太空望远镜大 400 倍。在运行期间,TESS 望远镜会对准天空的一块区域进行大约一个月的观测,然后继续对下一个区域进行观测。它不能直接观测到行星,而是能观察到在望远镜和恒星之间细微的、有规律的亮度下降。

研究人员的声明称,对系外行星 TOI-2109b 的观测数据表明,这种亮度下降每 16 小时出现一次,比迄今为止发现的任何气态巨星都要快,这颗行星的母恒星位于武仙座,距离地球约 855 光年。在发现这个信号后,研究人员召集了其他望远镜,对这颗名为 TOI-2109—— 这里的“TOI”意为“TESS 感兴趣天体”(TESS Object of Interest)—— 的恒星进行观察。

综合这些望远镜的观测结果,研究人员不仅证实了确实有一颗行星围绕该恒星运行,而且还测量到了 TOI-2109b 的一些关键特征。例如,它距离其恒星大约 240 万公里,只相当于水星与太阳距离的 1/24。

这一结果看起来很不可思议。从开始研究系外行星至今,热木星就一直被视为很奇怪的天体,像木星一样巨大的行星是如何进入周期仅有数天的轨道的?我们的太阳系中没有这样的天体。这项研究是一个机会,我们可以进一步了解它们,并解释它们为什么能够存在。

TOI-2109b 的质量大约是木星的 5 倍,体积比木星大 1/3,其母恒星的大小和质量大约是太阳的两倍。这颗新发现的行星似乎也是已知的温度第二高的系外行星,白昼侧的温度接近 3300 摄氏度(黑夜侧太暗,无法被 TESS 探测到)。事实上,近轨道运行的系外行星通常是“潮汐锁定”的,即总是以同一面朝向其母恒星,就像月球总是将一侧朝向地球一样。

这种现象也非常有趣,那里的温度是不是很冷?还是说该行星能以某种方式把白昼侧的热量转移到黑夜侧?研究人员正在尝试回答这些关于超级热木星的问题。

但对科学家来说,TOI-2109b 最有趣的特征可能是其轨道的变化:这颗行星似乎正在以天文学家迄今所见过的最快速度向其母恒星靠近。这一速度还不足以让科学家们真正了解该行星的最终命运。但 TESS 仍在工作,并将在 2022 年 5 月和 6 月再次对 TOI-2109 进行观测。科学家们希望这些观测结果能提供更详细的轨道变化数据。

在一年或两年内,如果足够幸运的话,应该可以探测到该行星如何向母恒星进行移动。在我们的有生之年不会看到这颗行星落入其母恒星,但再给它 1000 万年,这颗行星可能就不存在了。

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关键词:行星

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