新发现的系外行星轨道像“黄瓜”

TIC 241249530 的逆行轨道可能藏有“热木星”形成的关键。
A team of astronomers led by Penn State scientists have discovered a planet that has the most oblong orbit ever found among transiting planets. The exoplanet’s extreme circuit — which looks closer to a cucumber than a circle — follows one of the most drastically stretched-out orbits of all known exoplanets, planets that orbit stars outside our solar system. The planet, , named TIC 241249530, is also orbiting its star backwards, lending insight into the mystery of how close-in massive gas planets, known as hot Jupiters, form, stabilize and evolve over time.
由宾夕法尼亚州立大学科学家领导的一个天文学家团队发现了一颗行星,它拥有迄今为止在凌星行星中发现的最扁长的轨道。这颗系外行星的极端公转——看起来更像黄瓜而不是圆圈——是所有已知系外行星(围绕我们太阳系以外恒星运行的行星)中最显著拉伸的轨道之一。这颗行星名为 TIC 241249530,它还在逆行绕其恒星运行,这为了解近距离的大型气态行星(称为热木星)如何形成、稳定和演化提供了线索。图片来源:Abigail Minnich/Penn State

我们太阳系中的气态巨行星——木星和土星,以及它们的冰巨星“表亲”天王星和海王星——都远离太阳运行。然而,这对于我们在太阳系外发现的一些巨行星来说并非如此。其中许多行星离它们的恒星非常近,比水星离我们的太阳还要近。这些近距离巨行星通常被称为 “热木星”,而 7 月 17 日发表在《自然》杂志上的一篇新 论文有望揭示它们的形成过程。

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这项研究描述了一颗新发现的系外行星 TIC 241249530。研究团队在 凌星系外行星巡天卫星 (TESS) 的数据中发现了它的存在,并通过多架望远镜和其他仪器对其进行了研究。他们得出结论,这颗行星的质量约为木星的五倍,并且它正在围绕一颗“比太阳稍热、稍大、稍重”的恒星运行。然而,正是 TIC 241249530 绕恒星运行的方式使其尤为引人注目。这颗行星的轨道非常偏心,或者说高度椭圆。事实上,它的轨道是系外行星中观察到的偏心率最高的。根据研究团队的说法,241249530 的轨迹“更像黄瓜而不是圆圈”。这颗行星的轨道甚至更奇怪,因为它是在“逆行”的:TIC 241249530 的运行方向与其恒星的自转方向相反。

TIC 241249530 的轨道不仅因其极端性质而闻名,它还为关于热木星如何形成以及它们如何如此靠近母恒星的理论提供了证据。该 理论 认为,这些行星在离它们的恒星相对较远的地方汇聚,但随着时间的推移向内迁移,进入偏心轨道,使其非常接近母恒星。当每次通过到达近日点——行星离恒星最近的点——潮汐力会消耗行星轨道的能量,最终导致轨道稳定在一个非常小的、靠近恒星的圆圈中。

看来这正是 TIC 241249530 所发生的情况,这为天文学家提供了一个观察这一过程的机会。“这颗系外行星可以说是迁移过程的一个快照。像这样的行星很难找到,我们希望它能帮助我们揭开热木星的形成故事,”研究合著者、NOIRLab 的博士后研究员 Arvind Gupta 在一份 声明 中说。

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虽然这类行星确实很少被观察到,但我们至少看到过一颗与 TIC 241249530 类似的系外行星:HD 80606b,首次在 2001 年的一篇 论文 中进行了描述。HD 80606b 是另一颗巨大的行星,质量仅略高于木星的四倍,直到发现 TIC 241249530 之前,它一直是系外行星轨道偏心率的纪录保持者。值得注意的是,它和 TIC 241249530 似乎都遵循了向内迁移理论所预测的轨迹。因此,这项新发现为该理论提供了进一步的支持。

然而,TIC 241249530 也有望为热木星提供大量新信息。科学家可以通过观察系外行星凌星(即从我们的视角看,它们从母恒星前方经过)来获得关于系外行星的大量数据。TIC 241249530 在凌星前仅六小时就会到达其近日点——即离母恒星最近的点。正如论文指出的,这提供了一个“独特的机会来观察(行星)大气层如何响应……快速、极端加热”——这一机会有望使我们能够直接观察到那些巨大的行星在离恒星极近的轨道上运行的奇异过程。

 

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汤姆·霍金

撰稿人

汤姆·霍金是纽约市的一名作家。他撰写关于文化、政治、科学以及两者之间的一切内容。他的作品曾发表在《纽约时报》、《卫报》、《滚石》等众多出版物上。你可以 订阅他的 Substack。


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