这颗炽热的木星注定会在短短三百万年内撞上它的恒星
2008年,天文学家在SuperWASP巡天中发现了WASP-12b,当时它正在恒星前方经过。当时,它是十多年前发现的一类新系外行星(“热木星”)的一部分。然而,随后的观测表明,WASP-12b是观测到的第一颗热木星,它的轨道距离其母星如此之近,以至于它已经变形。虽然人们提出了几种看似合理的情景来解释这些观察结果,但一种广泛接受的理论是,这颗行星在慢慢落入恒星时正在被拉扯。
根据观测到的“潮汐衰变”速率,天文学家估计WASP-12b将在大约1000万年后落入其母星。在最近的一项研究中,阿夏戈搜索系外行星凌日时间变化(TASTE)项目的天文学家提出了一项分析,该分析将拉西拉天文台的新光谱数据与12年未发表的凌日光曲线和档案数据相结合。他们的结果与之前的观察结果一致,即WASP-12b正在迅速经历潮汐消散并将被其恒星吞噬。
他们的研究结果发表在一篇题为“TASTEV.Anewground-basedSurveyofOrbitalDecayintheUltra-HotJupiterWASP-12b”的论文中,该论文已被《天文学与天体物理学》杂志接受。它可以在arXiv预印本服务器上获得。这篇论文是TASTE项目发表的系列文章中的第五篇,该项目是国家天体物理研究所(INAF)、“朱塞佩·科伦坡”大学空间研究和活动中心(CISAS)以及多个意大利天文学家和天体物理学家的合作成果。大学和天文台。
WASP-12b是广角行星搜索(WASP)发现的众多热木星之一,WASP是一个由华威大学和基尔大学资助和运营的国际联盟。在系外行星发现方面,WASP仅次于开普勒任务,同样依赖于凌日法。这包括监测恒星的光度周期性下降,以推断行星的存在并限制它们的大小和轨道周期。根据对F型(黄白矮星)的观测,WASP勘测确定它是一颗气态巨星,质量为木星的1.465倍,轨道周期为1.1天。
彼得罗·莱昂纳迪,博士特伦托大学空间科学与技术专业的学生是该论文的主要作者。正如他通过电子邮件告诉《今日宇宙》的那样,热木星(HJ)的发现代表了系外行星研究的重大突破:
“Mayor和Queloz(1995)首次发现了一颗围绕太阳型恒星运行的系外行星,这彻底改变了我们对行星围绕恒星运行的看法。作为人类,我们经常倾向于设想接近于太阳型恒星的新概念。这种认知偏差同样适用于科学家,毕竟他们也是普通人。
“直到1995年,人们普遍认为系外行星(即围绕太阳系以外恒星运行的行星)与我们太阳系中的行星相似。我们预计会发现像木星、土星、天王星和海王星这样的大型气态巨行星。距离它们的主恒星很远,而水星、金星、地球和火星等较小的岩石行星将占据内部区域。”
一颗距离其恒星非常近的气态巨行星的发现打破了这些期望,并迫使天文学家重新评估他们关于行星形成和演化的理论。例如,科学家长期以来一直认为系外行星系统可能类似于太阳系,并且它们的行星形成于它们轨道附近。在这种情况下,岩石行星的形成距离太阳较近,而气态巨行星则在“霜线”之外的外围形成,“霜线”是挥发性元素(氢、碳、氮和氧)越过该边界开始冻结的边界。
莱昂纳迪说:“它强调了这样一个事实,即我们的太阳系并不代表宇宙中典型的行星系统;相反,它似乎是一个异常值。”然而,WASP-12b与其他HJ的不同之处在于,它是唯一一颗似乎正在经历轨道变化的行星。为此提出了多种设想,包括它正在经历潮汐衰变(慢慢落入恒星)的可能性。正如莱昂纳迪所解释的:
“WASP-12b是一颗非常极端的行星。它确实是超热木星子类别的一部分。这颗行星距离其主恒星非常近,绕其运行一周仅需要1.09天,表面温度为2600K。由于距离其主恒星极其接近,这颗行星感受到了强大的引力,剥离了部分大气中的重金属,从而在恒星周围形成了一个圆盘。当第一次发现WASP-12b的轨道发生变化时,人们探索的其他解释包括罗默效应和阿普斯达尔进动。”
在前一种情况下,时间变化归因于恒星在视线方向上更接近地球。在后者中,这是由于行星轨道的逐渐旋转造成的。在他们的研究中,莱昂纳迪和他的同事基于阿夏戈天文台在2010年至2022年间收集的28条先前未发表的凌日光变曲线,提出了一项新的分析。该分析结合了所有可用的档案数据和高精度观测站获得的更新的高分辨率光谱。拉西拉天文台ESO3.6米望远镜上的径向速度北向行星搜索器(HARPS-N)仪器。
这些观测结果使研究小组能够确认这颗行星的轨道正在衰变,并且它的恒星将比预期更快地吞噬它——300万年而不是10年。这些结果有效地解决了关于这颗行星特殊轨道的争论,并为后续研究提供了机会。向上研究。莱昂纳迪说:
“这项研究帮助我们更接近地了解轨道潮汐衰变的罕见情况,并为我们提供了一个完美的实验室来研究恒星与行星的相互作用。该系统在各个方面仍有待揭开,例如我们仍然需要了解这种快速潮汐耗散是如何可能的。根据我们的理论,我们观察到的潮汐耗散在仍处于主序中的恒星中是不可能的。然而,我们从HARPS@TNG光谱推断出的精确恒星参数证实了该恒星仍处于主序中。主序列。”
在过去的30年里,系外行星研究领域经历了巨大且加速的发展。已有5,000多颗已确认的系外行星可供研究,该领域目前正从发现过渡到表征。我们对太阳系以外的世界了解得越多,我们就越能推断出宇宙中行星的性质以及它们如何随时间形成和演化。有一天,这可能会导致人们对生命本身的本质以及生命在什么条件下产生的新理解。
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