一颗新发现的系外行星是迄今为止发现的最极端的系外行星之一。
它的名字是 TOI-2109b,绝对是气态巨行星的野兽,其尺寸和质量是行星的 1.35 倍和 5 倍。。 哦,它还有一个死亡愿望:它与主星的轨道非常接近,每 16 小时旋转一周。
这是我们发现的距离最近的气态巨行星轨道,距离如此之近,以至于它在厄运的轨道上螺旋式地靠近恒星,其中一半被主恒星的燃烧热量烧焦。 在白天,TOI-2109b 的温度被认为达到 3,500 开尔文(3,227 摄氏度,或 5,840 华氏度)。 那比一些明星。
它是迄今为止发现的第二热的系外行星,属于超热木星的范畴。 天文学家希望它能告诉我们更多关于这些极端系外行星是如何存在的,以及恒星和危险的紧密轨道系外行星之间的相互作用。
“在一两年内,如果我们幸运的话,我们也许能够探测到这颗行星如何靠近它的恒星,”天文学家伊恩·王说美国宇航局戈达德太空飞行中心。 “在我们的有生之年,我们不会看到这颗行星坠落到它的恒星中。但再过一千万年,这颗行星可能就不在那里了。”
热木星和超热木星是系外行星的迷人子类别。
顾名思义,它们是像木星一样的巨大气态巨行星。 然而,与木星不同的是,它们绕主恒星的轨道距离非常近,轨道周期不到 10 天(相比之下,木星的轨道周期为 12 年,相当平稳)。 在如此近的距离下,这些系外行星确实非常热,通常在高温下蒸发。
根据当前的行星形成模型,热木星是一个相当大的难题。 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阻止气体聚集在一起。
然而我们已经发现了数百个。 目前,天文学家认为这些系外行星的形成距离它们的主恒星更远,并且向内迁移。
“从系外行星科学开始,热木星就被视为奇怪的东西,”天体物理学家 Avi Shporer 说麻省理工学院卡维利天体物理和空间研究所的教授。 “像木星这样质量大的行星如何到达只有几天长的轨道?我们的太阳系中没有这样的东西,我们认为这是一个研究它们并帮助解释它们存在的机会”。
为了拼凑出热木星的进化之谜,天文学家寻找尽可能多的木星,希望能在它们生命的不同阶段捕捉到它们。 TOI-2109b 是我们迄今为止发现的最接近因轨道衰变而死亡的一颗。
系外行星绕轨道运行时恒星光线变化的图表。 (J.Winn,arXiv,2014)
它是由美国宇航局的系外行星搜寻太空望远镜 TESS 探测到的,该望远镜在恒星的光线下寻找微小的、均匀分布的凹坑。 这是有迹象表明有东西绕着那颗恒星运行的信号之一。
恒星的光线下降的量可以告诉我们绕轨道运行的天体的大小。 当恒星在系外行星的引力作用下在原地移动时,恒星光线的微小变化可以告诉我们它的质量。
TOI 2109b 绕着一颗黄白色恒星运行,其大小是太阳的 1.7 倍,质量是太阳的 1.4 倍,距离大约 855 光年。 TOI 2109b 和它的太阳非常近,它们之间的距离大约只有 240 万公里(150 万英里)。 这只是太阳与地球之间距离的 1.6%。
距离如此之近,这颗系外行星很可能潮汐锁定到其主恒星,一侧永久面向恒星。 当系外行星在视野中旋转时,研究人员发现这一面的温度达到了 3,500 开尔文的疯狂温度,但夜晚的一面? 背对着星星? 有点难理解。
“这颗行星的夜间亮度低于 TESS 数据的灵敏度,这引发了人们对那里到底发生了什么的疑问,”斯波勒说。
“那里的温度是否非常冷,或者行星是否以某种方式吸收白天的热量并将其转移到夜间?我们正开始尝试回答这些超热木星的这个问题。”
研究小组可以测量的是 TOI 2109b 螺旋式飞向恒星的速度。 它每年会缩短 10 到 750 毫秒。 这是迄今为止我们发现的所有热木星中最快的吸气速度。
该团队希望未来对 TOI-2109b 的研究可能与即将发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜(敲木头),将揭示热木星在进行死亡螺旋时所承受的一些压力。
“像 TOI-2109b 这样的超热木星构成了系外行星最极端的子类,”黄说。
“我们才刚刚开始了解它们大气中发生的一些独特的物理和化学过程,这些过程在我们自己的太阳系中没有类似的过程。”
该研究发表于天文杂志。