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直徑19萬公里,表面溫度3227℃,巨型行星或將撞上宿主恒星
2023/08/10

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太陽系內有8顆大小不一、遠近不同的行星,但是,當科學家們發現了系外行星後,才意識到太陽系行星的種類,實在是少得可憐。

在太陽系以外的恒星系統中,科學家們一共發現了超過4000顆系外行星。其中有一種非常特殊,那就是熱木星(hot Jupiters)。

(圖片說明:熱木星)

顧名思義,熱木星就是一種類似于木星的行星,表面溫度也非常高。僅僅這樣描述,你可能沒有概念,如果看到資料,你就會震驚了。有些熱木星,體積是木星的好幾倍,溫度甚至超過了1000℃!

隨著觀測的深入,甚至對于有些天體,科學家認為連熱木星都不足以形容其恐怖的體積和溫度,以至于提出了另一個概念——極熱木星(ultrahot Jupiters)。迄今為止,科學家一共只發現了2顆稱得上是極熱木星的天體。

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即便只有這兩顆,也足以令人感到震驚。尤其是最新發現的這一顆,讓科學家不得不關注。

(圖片說明:淩日法發現系外行星示意圖)

這顆行星,名字叫做TOI-2109b,距離我們大約855光年。它是由淩日系外行星勘測衛星(TESS)發現的,顧名思義,這就是科學家利用淩日法觀測到的。當這顆行星運行到宿主恒星和地球之間時,會稍微遮擋住恒星的一點光芒,使其溫度有所降低,科學家就是通過這樣的變化發現了它,並且還能確定它的公轉週期。

TOI-2109b真的是一顆非常巨大的行星,其半徑是木星的1.35倍(也就是約95000公里),質量更是達到了木星的5倍。

它的獨特之處絕不僅限于巨大的體積,還有它所處的位置。觀測結果表明,這顆行星距離宿主恒星非常近,只有大約240萬公里,是日地距離的1.6%。

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在如此近的距離下,這顆行星僅僅需要16個小時,就足以公轉一圈!

距離宿主恒星這麼近,自然隨時隨地都要遭受恐怖高溫的炙烤。不僅如此,這麼近的距離還會導致它被宿主恒星形成潮汐鎖定效應,也就是永遠只有一面能夠朝向宿主恒星,所以這一面就永久地處于炙烤之下,根本沒有降溫的機會。再加上它的宿主恒星本身也不小,半徑是太陽的1.7倍,表面溫度也高達6500K,所以這顆行星就更熱了。

觀測結果表明,在朝向宿主恒星的一面,TOI-2109b的溫度甚至高達3500K(也就是約3227℃),這比許多恒星(比如比鄰星)的表面還要熱,它也是迄今為止人類發現第二熱的系外行星。

那麼,它背向恒星那一側的溫度有多少呢?

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這就要說到它的另一個特殊之處了:科學家也不知道。TOI-2109b背面的亮度似乎超出了發現它的設備的觀測極限,這也讓科學家們非常好奇:那裡到底發生了什麼?

關于熱木星,科學家們一直有著非常大的好奇心。因為根據現有的理論,這種天體根本就不應該存在。

我們知道,恒星系統是從一片星雲中形成的。首先因為引力的波動,物質向一個點聚集,形成一顆恒星。恒星在被點亮之後,會釋放出強大的輻射,將周圍的物質吹散。因此,它附近的區域是不應該有這麼多殘留的物質凝聚成如此巨大的行星的。

可事實卻讓科學家們目瞪口呆,他們不僅發現了理論上不該存在的行星,而且目前已經發現了數百顆,可以想象,宇宙中還有大量類似的行星存在。這些行星和宿主恒星的距離遠遠小于太陽系最靠近太陽的行星水星,其中很大一部分的質量也都超過了太陽系最大的行星木星。

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這樣的發現,不能不讓科學家們感到百思不得其解。

麻省理工學院卡夫裡天體物理學和空間研究所的天體物理學家Avi Shporer介紹說:「從系外行星科學建立開始,熱木星就被看做是一群奇葩。像木星這樣質量和體積都非常巨大的行星,是如何進入到一個週期僅有幾天時間的軌道上的?我們的太陽系內完全沒有這樣的天體,所以我們認為,這是研究這種天體並解釋它們為何存在的好機會。」

關于熱木星的存在,科學家們提出了兩點猜想。有人認為它們是直接在恒星周圍形成的,也有人認為它們最初形成時距離宿主恒星很遠,後來逐漸遷移到內部的。不論是哪一種情況,太陽系內都沒有出現,所以科學家仍然難以給出證據。

TOI-2109b還有一點非常特殊,那就是它已經走到了宇宙的禁區——它距離宿主恒星太近了,以至于它將無可避免地在恒星引力作用下逐漸縮小軌道,最終墜入到恒星身上!這不是第一顆被觀測到未來將會撞上宿主恒星的系外行星了,但它的週期縮減速度達到了每年10-750毫秒,這是迄今為止所有熱木星中最快的一個。

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美國宇航局戈達德太空飛行中心的天文學家Ian Wong說:「如果我們夠幸運,那麼在1到2年的時間裡,我們就能夠探測到這顆行星是如何靠近自己的恒星的。在我們有生之年,是看不到它墜入這顆恒星了。如果再有1000萬年的時間,它應該就會毀滅了。」

對于這顆行星,研究人員希望能夠借助即將發射升空的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡進行觀測。這台推遲了好幾年的望遠鏡,即將在當地時間12月22日發射升空。不過,等著使用它的科學家實在太多了,不知道TOI-2109b什麼時候能排上隊。

不過,考慮到這顆行星的獨特之處,或許NASA方面會稍微優先地考慮一下吧。

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