目前為止科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的最令人困惑的行星是“熱木星”——巨大的氣體球，大小與木星差不多，可以在10天內(nèi)圍繞著自己的恒星完成公轉(zhuǎn)(木星的公轉(zhuǎn)周期將近12年)。迄今為止，科學(xué)家在太陽系外已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了大約400顆熱木星。但這些沉重的旋渦是如何形成的，仍然是行星科學(xué)中最大的未解之謎之一。
近日，美國國家航空航天局(NASA)凌日系外行星勘測衛(wèi)星(TESS)研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了最極端的超熱木星之一，它的質(zhì)量大約是木星的5倍，可以在短短16小時(shí)內(nèi)圍繞其恒星旋轉(zhuǎn)，其軌道是迄今為止已知的氣體巨星中最短的。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表于11月23日《天文學(xué)雜志》。
據(jù)估計(jì)，這顆熱木星日面約為3500開爾文，接近6000華氏度，大約與一顆小恒星一樣熱。這使得這顆被命名為TOI-2109b的行星成為迄今為止探測到的第二最熱行星。
從它的性質(zhì)來看，天文學(xué)家認(rèn)為TOI-2109b正在“軌道衰變”過程中，也就是盤旋著進(jìn)入它的恒星。它極短的軌道被預(yù)測會導(dǎo)致這顆行星比其他熱木星更快地向其恒星旋轉(zhuǎn)。
“在一兩年內(nèi)，如果幸運(yùn)的話，我們可能能夠探測到這顆行星是如何靠近它的恒星的。”該研究作者、NASA戈達(dá)德太空飛行中心Ian Wong表示，我們在有生之年不會看到這顆行星落入它的恒星，但再過1000萬年，這顆行星可能就不存在了。
2020年5月13日，TESS開始觀測TOI-2109，這是一顆位于大力神星座南部的恒星，距離地球約855光年。
在近一個(gè)月的時(shí)間里，該航天器收集了恒星光線的測量數(shù)據(jù)，TESS團(tuán)隊(duì)隨后分析了凌日現(xiàn)象——恒星光線周期性下降，這可能表明有一顆行星從恒星前面經(jīng)過，并短暫地?fù)踝×撕阈枪饩€的一小部分。TESS的數(shù)據(jù)證實(shí)，這顆恒星確實(shí)擁有一個(gè)每16小時(shí)經(jīng)過一次的天體。
該團(tuán)隊(duì)將信息分享至天文學(xué)界，在接下來的一年里，多個(gè)地面望遠(yuǎn)鏡跟進(jìn)，在一定的頻帶范圍內(nèi)更近距離地觀察這顆恒星。這些觀測結(jié)合TESS的初步探測，證實(shí)了凌日物體是一顆軌道行星，被命名為TOI-2109b。
通過分析各種光學(xué)和紅外波長的測量結(jié)果，該團(tuán)隊(duì)確定TOI-2109b的質(zhì)量約為木星的5倍，非常接近其恒星，距離約150萬英里。相比之下，水星距離太陽約3600萬英里。
這顆行星的恒星在大小和質(zhì)量上大約比太陽大50%。根據(jù)觀測到的系統(tǒng)特性，研究人員估計(jì)，TOI-2109b正以每年10到750毫秒的速度旋轉(zhuǎn)進(jìn)入其恒星，比迄今為止觀測到的任何熱木星都要快。
考慮到這顆行星的尺寸和與恒星的距離，研究人員確定TOI-2109b是一顆超熱的木星，它的軌道是已知?dú)怏w巨星中最短的。像大多數(shù)熱木星一樣，這顆行星似乎是潮汐鎖定的，有著永恒的白天和黑夜的一面，就像月球?qū)Φ厍虻挠绊懸粯?。從長達(dá)一個(gè)月的TESS觀測中，研究小組能夠看到這顆行星圍繞其軸旋轉(zhuǎn)時(shí)亮度的變化。
通過觀察這顆行星在可見光和紅外波長下從其恒星后面經(jīng)過過程，研究人員估計(jì)其日面溫度達(dá)到3500開爾文以上，但這顆行星的夜側(cè)亮度低于TESS數(shù)據(jù)的靈敏度。
該研究共同作者、麻省理工學(xué)院Kavli天體物理和空間研究所研究科學(xué)家Avi Shporer說：“這引發(fā)了我們的思考，是那里的溫度很低，還是行星以某種方式將白天的熱量轉(zhuǎn)移到夜晚的一側(cè)?我們還處于嘗試回答這些超熱木星問題的最初階段。”
研究人員希望在不久的將來用更強(qiáng)大的工具觀測TOI-2109b，包括哈勃太空望遠(yuǎn)鏡和即將發(fā)射的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡。更詳細(xì)的觀察可以揭示熱木星落入其恒星時(shí)所經(jīng)歷的情況。
“像TOI-2109b這樣的超熱木星構(gòu)成了最極端的系外行星子類。”Wong說，“我們才剛剛開始了解它們大氣中發(fā)生的一些獨(dú)特的物理和化學(xué)過程，而在我們自己的太陽系中沒有類似的過程。”(辛雨)
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