在太阳系之外,在更广阔的星系中,存在着一个非常奇怪的系外行星子集。 被称为热木星,这些主要是粘性的? 由于它们距离主恒星如此之近,它们不仅非常热,而且还可能被引力扭曲。
现在,天文学家第一次真正探测到其中一颗热木星的扭曲形状。 与我们所习惯的普通球形行星不同,这颗行星被拉变形成看起来像的样子更像是一个橄榄球。
这项由 CHEOPS 太空望远镜提供的成就可以帮助我们了解这些系外行星是如何存在于如此极端的轨道上的。
“令人难以置信的是,CHEOPS 实际上能够揭示这种微小的变形,”天文学家雅克·拉斯卡说法国巴黎科学与文学大学巴黎天文台。
“这是第一次进行此类分析,我们希望更长的时间间隔的观察将加强这种观察,并更好地了解地球的内部结构。”
(欧空局)
这颗系外行星被称为 WASP-103b,绕着大约 1,800 光年远的一颗名为 WASP-103 的恒星运行。 这几乎是一本教科书般的热门。 顾名思义,这些系外行星是像木星一样的气态巨行星。 然而,与木星不同的是,它们的轨道距离宿主恒星非常近,轨道周期不到 10 天。 这就是让他们热的原因。
根据当前的行星形成模型,技术上木星是热的不应该存在。 气态巨行星不可能在离恒星那么近的地方形成,因为引力、辐射和强烈的恒星风应该会阻止气体聚集在一起。
然而,它们确实存在; 的迄今为止已发现近 5,000 颗已确认的系外行星,超过 300 个可能是热木星。 人们认为它们在行星系统的更远的地方形成,然后向内迁移到恒星。 无论它们如何形成,它们都可以告诉我们很多关于行星和恒星之间的引力或潮汐相互作用的信息,因此它们的研究非常有趣。
WASP-103b 于 2015 年首次被检测到,它非常符合要求。 它的质量约为木星的 1.5 倍,大小是木星的两倍,绕其恒星运行的距离如此之近,以至于大约每天绕一圈。 这意味着它非常热,比木星热大约 20 倍。
虽然WASP-103b比较大,但我们无法直接测量。 它的母星发出的光远远超过它。 然而,我们可以测量它的凌日。 当系外行星经过我们和恒星之间时,会引起星光的微小变化。 当系外行星经过恒星前方时,会出现微弱的倾斜;当系外行星经过恒星后方时,会出现较弱的倾斜,称为光变曲线。
系外行星相位光变曲线。 (欧空局)
欧洲航天局的 CHEOPS 旨在高精度检测这些光变曲线。 它获得了WASP-103的多次凌日; 这些数据使天文学家能够计算系外行星质量的内部分布情况,并获得一组参数,称为爱数字。
反过来,这提供了有关系外行星组成的线索。 研究人员解释说,这是因为材料的抗变形能力取决于其材质。
例如,地球的海洋会因潮汐力而发生变化,但各大洲却没有,至少没有那么多。 那么行星的变形可以揭示它的成分吗? 无论是固体、液体还是气体。
根据他们的分析,WASP-103b 不仅大约有木星大小,而且具有相似的组成和结构。 然而,也许它有点脆弱。 虽然它的质量是木星的1.5倍,但它的大小却是木星的两倍左右。 这表明这颗系外行星正在膨胀,可能是由于恒星的热量。
“如果我们能够通过未来的观测来确认其内部结构的细节,也许我们可以更好地理解是什么让它如此膨胀。了解这颗系外行星核心的大小对于更好地理解它是如何形成的也很重要。”苏珊娜·巴罗斯解释说葡萄牙波尔图大学天体物理和空间科学研究所和波尔图大学。
更多的观测将帮助天文学家弄清楚这一点,或许还能解开另一个谜团。 大多数热木星的轨道周期随着它们螺旋靠近恒星而变得越来越短。 根据 CHEOPS 的观测,WASP-103b 的轨道周期似乎正在变长。
不可能说出是什么原因造成的。 另一个物体可能会扰乱轨道,或者轨道可能偏心,从而导致不规则。
也有可能测量结果略有偏差,或者没有被正确理解,并且轨道实际上正在减小。 进一步研究这颗恒星及其奇怪的系外行星可能有助于解决这个难题。
“未来使用詹姆斯·韦伯太空望远镜进行的观测可以帮助更好地限制 WASP-103b 的洛夫数,并获得对这颗热木星内部前所未有的观察。”研究人员写道。
“这可以帮助我们更好地理解这些极端系统。”
该研究发表于天文学与天体物理学。