极其炙热的气态巨行星即将被它垂死的太阳吞噬

这颗“热木星”的温度高达 3000 华氏度(约 1650 摄氏度),比同类行星中的其他行星还要热。
The Transiting Exoplanet Survey Satellite, in an artist's illustration.
美国国家航空航天局的凌日系外行星巡天卫星是天文学家研究 HD 167768 b 等系外行星的一种方式。美国国家航空航天局

在过去的几十年里,天文学家们 发现了数千颗系外行星 围绕着其他恒星。这些世界中的许多与我们太阳系中的行星截然不同。一种有趣的系外行星类型是 热木星,它的大小与我们的木星相似——但与我们附近的这颗气态巨行星不同,这些行星离它们的母星非常近。

一个由日本天文学家组成的团队 最近发现了一颗迄今为止最热的木星之一,它围绕着一颗名为 HD 167768 的恒星运行,这是他们自 2001 年开始的长期 冈山行星搜寻计划 的一部分。更奇怪的是,这颗行星围绕着一颗衰老、垂死的恒星——没有人会想到行星能在这样的地方生存下来。

Huanyu Teng,东京理工学院的天文学家,也是这项发现的首席作者,认为这颗行星是“一个相对幸运的发现”和“一个罕见的案例”。

这颗新行星,命名为 HD 167768 b,距离它的母星非常近,以至于它的一年只有 20 个地球日。这颗行星在技术上被认为是“暖木星”,因为“热木星”的定义是年周期短于 10 个地球日。但根据研究作者的说法,HD 167768 b 的温度高达 3000 华氏度(约 1650 摄氏度),大约相当于喷气发动机的温度,比几乎所有其他已知的“热木星”都要热。

尽管这颗“热木星”绕日公转的时间比典型的要长一些,但这颗恒星已经膨胀,缩短了从其炽热表面到行星的距离。如果大多数“热木星”围绕 M&M 糖豆大小的恒星运行,那么 HD 167768 b 的恒星就像一个高尔夫球。这颗气态行星与其太阳之间的距离是恒星直径的一点五倍——作为参考,地球轨道内的长度几乎可以容纳我们太阳长度的 108 倍。

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Teng 和合著者于 2022 年 11 月以预印本的形式发表了这项发现,这是一种科学家在期刊发表 需要同行评审之前分享工作 的方式。在此案例中,“热木星”研究已被接受在 日本天文学会会刊 上发表。

曾未参与此项新报告的堪萨斯大学天文学家 Jonathan Brande 表示,天文学家以前认为恒星的老化过程对 HD 167768 b 这样的近距离系外行星是“致命的”。当恒星耗尽维持核聚变的燃料时,它们会膨胀,扩大其外层,并经常吞噬最近的行星——至少天文学家是这么认为的。关于太阳系生命终结时会发生什么,仍然有许多悬而未决的问题,包括行星是否会随着恒星的死亡而生存或改变。

“在演化的巨星周围发现了数十颗行星,但几乎所有这些行星都离它们的母星很远,” Aurora Kesseli 说,她是 美国国家航空航天局系外行星研究所 的研究科学家。HD 167768 b “有助于回答关于行星在其母星变成巨星时会发生什么的一些问题。”

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HD 167768 b 还有其他一些奇特之处——它位于一个对行星来说很奇怪的星系区域。我们的银河系呈薄饼夹在蓬松的煎饼中的形状,其中薄饼被称为薄盘,而煎饼是 厚盘。厚盘中的恒星通常更古老,并且被认为不利于行星在其中成长。我们位于薄盘中——但 HD 167768 b 是在厚盘中发现的。

这个奇特的星球也显示出它并非孤身一人的迹象。HD 167768 b 是通过经过验证的 径向速度法 发现的,天文学家通过测量恒星的运动来推断隐藏的行星。该团队在数据中注意到了另外两个可能的行星信号,暗示着邻近的行星围绕恒星运行的距离稍远一些——它们的年周期将分别为 41 天和 95 个地球日。为了确定这些邻居是否真实存在,天文学家需要仔细观察这个系统,例如使用 凌日系外行星巡天卫星 (TESS)。对这颗新行星的进一步观测将使天文学家能够深入研究有关古老行星的问题,因为现在他们拥有这个极好的样本来分析。

不过,我们没有无限的时间来观测 HD 167768 b。Teng 和合作者计算得出,这颗行星只能再存在 1.5 亿年——这在宇宙的时间尺度上简直是眨眼之间。(与此同时,地球应该还能存在至少 50 亿年。)这是一个绝佳的机会,可以观测到一颗行星如此接近其存在的终点。

“从宇宙的角度来看,这几乎是我们研究这颗行星的最后一次机会了,” Brande 说。“随着母星继续膨胀,最终它会将这颗行星完全吞噬。”

 

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Briley Lewis

撰稿人

Briley Lewis 博士(她/她)是一位自由撰稿的科学作家和天文学家。在 Twitter @briles_34 上关注她,或访问她的网站 www.briley-lewis.com。


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