也許超高溫木星并沒(méi)有那么注定要失敗的

藝術(shù)家對(duì)超高溫木星的印象。來(lái)源:uux.cn美國(guó)國(guó)家航空航天局、超高歐空局和G.培根
(神秘的溫木地球uux.cn)據(jù)《今日宇宙》(Laurence Tognetti):超高溫木星(UHJ)是宇宙中最迷人的天體之一,被歸類為軌道周期小于約三天,星并白天溫度超過(guò)1930°C(3500°F),那注因?yàn)榇蠖鄶?shù)木星都與母恒星潮汐鎖定。定失
但是也許,這些極為接近的超高軌道會(huì)導(dǎo)致UHJ的軌道衰減,最終導(dǎo)致它們被恒星吞噬嗎?溫木還是一些軌道可以長(zhǎng)期運(yùn)行而不必?fù)?dān)心?這是最近一項(xiàng)發(fā)布在arXiv預(yù)印本服務(wù)器上并被《行星科學(xué)雜志》接受的研究所希望解決的問(wèn)題。
國(guó)際研究人員團(tuán)隊(duì)調(diào)查了幾顆UHJ的星并潛在軌道衰變,這不僅有助于天文學(xué)家更好地了解UHJ,那注而且有助于了解系外行星的定失形成和演化。
在這里,也許我們與該研究的超高主要作者、行星科學(xué)研究所的溫木高級(jí)科學(xué)家Elisabeth Adams博士討論了這項(xiàng)研究,討論了該研究背后的動(dòng)機(jī)、重要結(jié)果、后續(xù)研究,以及研究UHJ和UHJ軌道衰變的重要性。
那么,這項(xiàng)關(guān)于UHJ軌道衰變的研究背后的動(dòng)機(jī)是什么?
“自從第一顆系外行星51 Peg b aka Dimidium被宣布進(jìn)入為期4天的軌道以來(lái),科學(xué)家們一直對(duì)這些巨型行星的長(zhǎng)期穩(wěn)定性深感擔(dān)憂,”亞當(dāng)斯博士告訴《今日美國(guó)宇宙》。
“我們?cè)缇椭溃拘谴笮〉奈矬w不可能存在軌道短于約19小時(shí)的物體(這是羅氏極限),但即使是軌道只有幾天的巨行星,從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看也是不穩(wěn)定的,因?yàn)槌毕?huì)無(wú)情地導(dǎo)致它們的軌道衰變。最大的未知數(shù)是什么是‘長(zhǎng)期’:行星會(huì)在恒星仍在主序星上時(shí)衰變嗎?還是這個(gè)過(guò)程需要很長(zhǎng)時(shí)間,恒星會(huì)首先死亡?”
在這項(xiàng)研究中,研究人員使用地面和天基望遠(yuǎn)鏡的組合,對(duì)43個(gè)軌道周期從0.67天(TOI-2109 b)到3.03天(TrES-1 b)的UHJ進(jìn)行了恒星光度測(cè)定和系外行星光曲線分析,目的是確定它們的軌道周期變化率(即增加軌道周期或減少軌道周期[軌道衰變]),單位為每年毫秒(ms/yr)。
這項(xiàng)研究由之前測(cè)量的和新的凌日光曲線數(shù)據(jù)組成,團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了一些計(jì)算,以確定43個(gè)UHJ中每個(gè)UHJ的軌道周期變化率。此外,本研究的43個(gè)UHJ中,超過(guò)一半的UHJ具有超過(guò)十年的觀測(cè)數(shù)據(jù),其中一個(gè)數(shù)據(jù)超過(guò)20年(WASP-18 b為32年)。那么,這項(xiàng)研究最重要的結(jié)果是什么?
亞當(dāng)斯博士告訴《今日告訴》:“有趣的是,這項(xiàng)研究不僅沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何新的軌道衰變案例,而且我們開(kāi)始看到軌道衰變所需的時(shí)間有幾個(gè)數(shù)量級(jí)的差異。
“衰變行星的兩種最佳情況(WASP-12 b和開(kāi)普勒-1658 b)的衰變速度是我們周圍沒(méi)有發(fā)現(xiàn)的行星(例如,WASP-18 b、WASP-19b和KELT-1b)衰變速度的10–1000倍以上;如果后一種行星的衰變速度和WASP-12 b一樣快,我們現(xiàn)在肯定已經(jīng)探測(cè)到了。”
如前所述,這項(xiàng)全面的研究有助于確定關(guān)于UHJ軌道衰變的新信息,特別是與大多數(shù)UHJ缺乏軌道衰變有關(guān)的信息,這意味著一些軌道可能會(huì)長(zhǎng)期穩(wěn)定,盡管它們的軌道非常靠近各自的母恒星。
此外,它還幫助挑戰(zhàn)了之前與某些超高J軌道衰變有關(guān)的測(cè)量,這可以幫助天文學(xué)家更好地了解超高J在整個(gè)宇宙中的形成和演化。因此,鑒于研究的全面性,目前正在進(jìn)行或計(jì)劃進(jìn)行哪些后續(xù)研究?
亞當(dāng)斯博士說(shuō):“我們只需要繼續(xù)尋找!這篇論文是我們調(diào)查的第一篇論文,只涵蓋了大約一半的已知UHJ,其中更多的UHJ一直在被發(fā)現(xiàn);在我們的目標(biāo)中,有一半的UHJ還沒(méi)有被觀察到足夠長(zhǎng)的時(shí)間,或者沒(méi)有足夠的凌日,無(wú)法判斷是否正在發(fā)生非常快速的軌道衰變。對(duì)于其他目標(biāo),我們可能只需要再觀察幾年,或者幾十年。”。
“理論家們也在努力解釋恒星的年齡和結(jié)構(gòu)如何導(dǎo)致不同的衰變率,盡管理論模型之間的高度不確定性是我喜歡能夠憑經(jīng)驗(yàn)測(cè)量衰變率的原因。”
研究軌道衰變對(duì)于更好地了解兩個(gè)天文物體是否以及何時(shí)會(huì)相互碰撞至關(guān)重要,包括一顆行星及其衛(wèi)星(通常是月球)、一顆恒星與繞其運(yùn)行的另一顆行星或彗星(導(dǎo)致后者被焚燒)、一顆星與另一顆恒星(導(dǎo)致引力波或伽馬射線爆發(fā))以及任何繞彼此運(yùn)行的天文物體(雙星系統(tǒng))。
對(duì)地球來(lái)說(shuō),測(cè)量軌道衰變對(duì)于了解人造衛(wèi)星何時(shí)會(huì)在地球大氣層中燃燒至關(guān)重要。但是,關(guān)于系外行星,研究UHJ的軌道衰變的重要性是什么?它們是否僅限于UHJ?
亞當(dāng)斯博士說(shuō):“潮汐衰變對(duì)大行星來(lái)說(shuō)是最重要的。”。“令人震驚的是,地球大小的行星在短至4小時(shí)的軌道上被發(fā)現(xiàn),但據(jù)預(yù)測(cè),它們?cè)跀?shù)十億年內(nèi)都是潮汐穩(wěn)定的。(我之前發(fā)表過(guò)關(guān)于這些較小的超短周期行星的研究。)行星越大,離恒星越近,潮汐效應(yīng)就越強(qiáng),軌道衰減得越快。”
UHJ被非正式地指定為“熱”木星的一個(gè)子類。與這項(xiàng)研究一樣,過(guò)去的UHJ也使用地面和天基望遠(yuǎn)鏡的組合進(jìn)行了檢查。正如亞當(dāng)斯博士所指出的,這項(xiàng)研究檢查了大約一半的已知UHJ,這意味著宇宙中大約有100個(gè)已知UHJ。
同樣值得注意的是,大多數(shù)UHJ都與母恒星潮汐鎖定,這意味著一側(cè)在恒星的整個(gè)軌道上持續(xù)面向恒星,白天灼熱的溫度導(dǎo)致分子在夜晚分解和重組。這些特征使超高壓Js成為有待研究的最有趣、最神秘的天文物體。但是,總體而言,研究UHJ的重要性是什么?
亞當(dāng)斯博士說(shuō):“超高溫木星使我們能夠測(cè)量恒星的基本特性(潮汐質(zhì)量因子,它決定了衰變率)。”。“通過(guò)對(duì)它們的過(guò)去和未來(lái)進(jìn)行建模,我們可以完善我們關(guān)于行星形成和遷移的理論。其中一些可能也正在失去大氣層,這是我們可以尋找的。”。
“它們也是最容易觀測(cè)的行星之一,因?yàn)樗鼈冇执笥譄幔拷阈牵歉呔扔^測(cè)(例如JWST的大氣研究)和外聯(lián)活動(dòng)的絕佳目標(biāo)(對(duì)于擁有像樣望遠(yuǎn)鏡的感興趣的業(yè)余愛(ài)好者來(lái)說(shuō),它們是絕佳目標(biāo))。”
這項(xiàng)研究正值美國(guó)國(guó)家航空航天局和世界各地的其他航天機(jī)構(gòu)繼續(xù)以驚人的速度發(fā)現(xiàn)系外行星之際,截至本文撰寫(xiě)之時(shí),美國(guó)國(guó)家航空宇航局已確認(rèn)的系外行星數(shù)量為5630顆。在這個(gè)數(shù)字中,有1805個(gè)被歸類為氣態(tài)巨行星(土星或木星大小),其中無(wú)數(shù)的氣態(tài)巨行星在短短幾天或更短的時(shí)間內(nèi)圍繞母恒星運(yùn)行。
隨著我們對(duì)系外行星的理解不斷擴(kuò)大,我們對(duì)UHJ的理解也將不斷擴(kuò)大,包括它們的形成和演化,以及它們母恒星的形成和進(jìn)化。
亞當(dāng)斯博士說(shuō):“我研究系外行星的座右銘是期待意想不到的事情。”。“即使經(jīng)過(guò)三十年的觀測(cè),我們?nèi)圆粩嘣谝庀氩坏降牡胤桨l(fā)現(xiàn)行星在做奇怪的事情,然后我們通過(guò)弄清楚它們?cè)谧鍪裁匆约盀槭裁矗私饬撕芏嚓P(guān)于宇宙的知識(shí)。這絕對(duì)讓你保持警覺(jué)!”
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