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我們發現一顆公轉周期為18個小時的系外行星

發布時間:2019-10-10 10:14:52來源:牧夫天文


“熱木星”的想象圖

  在過去十年乃至更長的時間里,我們已經累計在太陽系外發現了幾千顆行星。這其中不乏許多顛覆了我們對于行星的傳統認知的行星類型。有一類系外行星被稱為“超級木星”,這類氣態巨行星的尺寸往往數倍于木星,故由此得名。而有一些氣態巨行星的軌道由于距離母恒星過近,導致其表面溫度很高,故得名“熱木星”。

  傳統觀點認為氣態巨行星應該存在于距離母恒星較遠的地方,它們的公轉周期往往很長,在十年左右的量級。但是,最近的一項研究表明,“熱木星”也可以有很短的公轉周期。天文學家們最近發現了一顆“熱木星”,編號 NGTS-10b,距離我們約 1060 光年。它的公轉周期可能是至今所知的最短的,僅僅 18 個小時。(對你沒看錯,是公轉周期不是自轉周期)

  研究小組將他們的成果發表在了英國《皇家天文學會月報》(MNRAS)上,該研究成果屬于“下一代凌星巡天”(NGTS)項目。小組使用的望遠鏡來自歐洲南方天文臺(ESO)智利分臺,該望遠鏡同時還為歐洲的大學和研究機構提供搜尋系外行星的幫助。

  NGTS 項目旨在尋找亮星周圍的類似海王星或“超級地球”大小的天體。到目前為止,已經找到的短周期系外行星的類型主要為“熱木星”,因為它們比較容易通過凌星的方法發現,對于地基望遠鏡來說更是如此。


一顆系外行星正從它的母恒星的星面經過

  這項研究的主要負責人,James McCormac 博士,是華威大學系外行星與宜居性研究中心的博士后,也是 NGTS 項目組的成員。他在給今日宇宙網站的電子郵件中闡述了他的研究:

  “NGTS 是一個自動化巡天系統,旨在尋找海王星大小的系外行星。它包括 12 臺相同的 20cm 直徑望遠鏡,這些望遠鏡位于智利的 ESO 臺址。我們通過測量系外行星在經過它們的母恒星星面時引起的極其微小的恒星光變(約千分之一)發現這些行星。至今,我們已經發現了 9 顆新行星,包括一個海王星大小的行星(NGTS-4b)。”

  已經發現的“熱木星”的公轉周期一般都在 10 天左右,所以這次 NGTS-10b 就顯得有些特殊。雖然在理論上這些公轉周期極短(小于 24 小時)的“熱木星”都是很容易發現的,但實際上它們相當罕見。已經發現的“熱木星”有 337 個,但其中公轉周期極短的只有 6 個。

  通過 NGTS 的數據,McCormac 和他的同事們測量、計算了 NGTS-10b 的體積和質量。NGTS-10b 的體積和木星差不多,但質量約是木星的兩倍。它的母恒星,NGTS-10,是一顆光譜型為 K5V 的主序星,相對比較活躍。這顆橙矮星比起我們的太陽要小一些、暗一些,溫度也要低一些。然而考慮到 NGTS-10b 和母恒星的距離,它仍然要承受很多熱量和輻射。


GJ436b 的藝術想象圖,這顆“熱海王星”類型的系外行星距離我們約 33 光年

  NGTS-10b 雖然公轉周期只有 18 個小時,但它并不是唯一已經被我們發現的極短公轉周期系外行星。同時它也為我們提供了一個用來研究恒星和行星潮汐作用的很好的樣本,這類樣本往往很少見。McCormac 解釋道:“這些行星的軌道將會在潮汐作用的影響下不斷旋進,并最終導致行星被恒星吞沒。對于 NGTS-10b 這樣的極短公轉周期行星來說,要么是我們足夠幸運,在它旋進的最后過程中發現了它,要么是潮汐作用沒有我們之前想象的那么強烈,使得這顆行星還能在相當長的一段時間里繼續茍延殘喘。”

  NGTS-10b 現在的位置大概在其母恒星洛希極限半徑(不了解含義的小伙伴可以查看往期萬有引力簡易計算 DIY 系列原創)的 1.46±0.18 倍處,此處強烈的潮汐作用正在讓它慢慢旋進。按目前計算出來的速率,NGTS-10b 的公轉周期將在未來的十年里縮短 7 秒。

  “如果潮汐作用足夠強烈的話,NGTS-10b 將繼續旋進,并在 3800 萬年后被母恒星吞噬,” McCormac 說。“但是如果沒有那么強烈,它就能在現在的狀況下繼續存活很長時間。我們希望能通過進一步的測量來確定這顆行星將來的歸宿。”

  所以接下來十年左右時間里,McCormac 和他的同事們將對 NGTS-10b 開展進一步觀測,以期能發現這顆行星軌道旋進的詳細相關證據。對旋進速率的直接測量將幫助天文學家對該過程中潮汐作用的效率作更精確的限制,同時也將確定這顆奇特行星的最終命運。
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