天文学家第一次发现了一颗系外行星,它的轨道正在围绕一颗进化的或更老的主恒星衰变。这个遭受重创的星球似乎注定要螺旋状地越来越接近它成熟的恒星,直到碰撞并最终湮灭。
这一发现为行星轨道衰变的漫长过程提供了新的见解,首次对处于进化晚期的系统进行了观察。
恒星死亡被认为是等待着许多世界的命运,随着太阳变老,它可能是数十亿年后地球的最终告别。
“我们之前已经发现了系外行星向它们的恒星喷射的证据,但我们以前从未在进化的恒星周围看到过这样的行星。”哈佛大学和史密森尼天体物理中心51飞马研究员、一项描述这一结果的新研究的主要作者Shreyas Vissapragada说。“理论预测,进化的恒星非常有效地从它们的行星轨道吸取能量,现在我们可以用观测来检验这些理论。”
研究结果发表在周一的《天体物理学杂志快报》上。
恒星死亡被认为是等待着许多世界的命运,随着太阳变老,它可能是数十亿年后地球的最终告别。
这颗倒霉的系外行星被命名为开普勒-1658b。正如它的名字所示,天文学家用开普勒太空望远镜发现了这颗系外行星。开普勒太空望远镜是2009年启动的一项开拓性的行星搜寻任务。奇怪的是,这颗行星是开普勒观测到的第一个新的系外行星候选。然而,开普勒花了近十年时间才确认这颗行星的存在,当时这颗行星正式进入开普勒的目录,成为第1658个条目。
开普勒-1658b是一颗所谓的“热木星”,这个绰号是给那些质量和大小与木星相当,但围绕主星运行的轨道超近的系外行星的。对于开普勒-1658b来说,这段距离仅仅是太阳和水星之间距离的八分之一。对于热木星和其他行星,如开普勒-1658b,它们已经非常接近它们的恒星,轨道衰变看起来肯定会以毁灭告终。
测量系外行星的轨道衰减对研究人员来说是一个挑战,因为这个过程非常缓慢和渐进。以开普勒-1658b为例,根据这项新的研究,它的轨道周期正在以每年131毫秒(千分之一秒)的极低速度减少,更短的轨道表明这颗行星离它的恒星更近了。
发现这种下降需要多年的仔细观察。这款手表从开普勒开始,然后被南加州帕洛马天文台的黑尔望远镜捕获,最后是2018年发射的凌日系外行星巡天望远镜(TESS)。这三种仪器都捕捉到了凌日现象,即系外行星穿过恒星表面,导致恒星亮度轻微减弱的现象。在过去的13年里,开普勒-1658b凌日的间隔时间略微但稳步地缩短了。
开普勒-1658b所经历的轨道衰减的根本原因是潮汐——与地球上海洋每天的涨落是同一种现象。潮汐是由两个轨道物体之间的引力相互作用产生的,比如我们的世界和月球之间,或者开普勒-1658b和它的恒星之间。物体的重力会扭曲彼此的形状,当物体对这些变化做出反应时,能量就会释放出来。根据所涉及的天体之间的距离、大小和旋转速率,这些潮汐相互作用可能导致天体相互推开——地球和缓慢向外旋转的月球的情况——或向内,就像开普勒-1658b朝向它的恒星那样。
开普勒-1658b所经历的轨道衰减的根本原因是潮汐——与地球上海洋每天的涨落是同一种现象。
还有很多研究人员不了解这些动力学,特别是在恒星-行星的情况下。因此,对开普勒-1658系统的进一步研究应该是有益的。
这颗恒星已经进化到恒星生命周期中开始膨胀的阶段,就像我们的太阳一样,并且已经进入了天文学家所说的亚巨星阶段。
与未进化的恒星(如太阳)相比,进化恒星的内部结构应该更容易导致来自宿主行星轨道的潮汐能的耗散。这加速了轨道衰变过程,使其更容易在人类的时间尺度上进行研究。
该结果进一步有助于解释开普勒-1658b的一个内在的奇怪之处,它比预期的更亮、更热。研究小组说,潮汐相互作用使行星轨道缩小,也可能在行星内部产生额外的能量。
Vissapragada指出了木星的卫星木卫一类似的情况,木卫一是太阳系中火山最多的天体。木星对木卫一的引力推拉融化了这颗行星的内部结构。然后,熔岩喷发到月球上著名的地狱般的比萨状黄色硫磺沉积物和新鲜的红色熔岩表面。
叠加开普勒-1658b的其他观测结果应该会对天体相互作用有更多的了解。而且,TESS计划继续仔细检查数千颗附近的恒星,Vissapragada和同事们希望望远镜能发现许多其他系外行星在它们的主恒星的下水道中旋转的例子。
“现在我们有证据表明一颗行星围绕着一颗进化的恒星,我们可以真正开始完善我们的潮汐物理模型。”Vissapragada说。“开普勒-1658系统可以在未来几年以这种方式作为天体实验室,如果幸运的话,很快就会有更多这样的实验室。”
注:本文由院校官方新闻直译,仅供参考,不代表指南者留学态度观点。