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我们发现一颗公转周期为18个小时的系外行星

发布时间:2019-10-10 10:14:52来源:牧夫天文


“热木星”的想象图

  在过去十年乃至更长的时间里,我们已经累计在太阳系外发现了几千颗行星。这其中不乏许多颠覆了我们对于行星的传统认知的行星类型。有一类系外行星被称为“超级木星”,这类气态巨行星的尺寸往往数倍于木星,故由此得名。而有一些气态巨行星的轨道由于距离母恒星过近,导致其表面温度很高,故得名“热木星”。

  传统观点认为气态巨行星应该存在于距离母恒星较远的地方,它们的公转周期往往很长,在十年左右的量级。但是,最近的一项研究表明,“热木星”也可以有很短的公转周期。天文学家们最近发现了一颗“热木星”,编号 NGTS-10b,距离我们约 1060 光年。它的公转周期可能是至今所知的最短的,仅仅 18 个小时。(对你没看错,是公转周期不是自转周期)

  研究小组将他们的成果发表在了英国《皇家天文学会月报》(MNRAS)上,该研究成果属于“下一代凌星巡天”(NGTS)项目。小组使用的望远镜来自欧洲南方天文台(ESO)智利分台,该望远镜同时还为欧洲的大学和研究机构提供搜寻系外行星的帮助。

  NGTS 项目旨在寻找亮星周围的类似海王星或“超级地球”大小的天体。到目前为止,已经找到的短周期系外行星的类型主要为“热木星”,因为它们比较容易通过凌星的方法发现,对于地基望远镜来说更是如此。


一颗系外行星正从它的母恒星的星面经过

  这项研究的主要负责人,James McCormac 博士,是华威大学系外行星与宜居性研究中心的博士后,也是 NGTS 项目组的成员。他在给今日宇宙网站的电子邮件中阐述了他的研究:

  “NGTS 是一个自动化巡天系统,旨在寻找海王星大小的系外行星。它包括 12 台相同的 20cm 直径望远镜,这些望远镜位于智利的 ESO 台址。我们通过测量系外行星在经过它们的母恒星星面时引起的极其微小的恒星光变(约千分之一)发现这些行星。至今,我们已经发现了 9 颗新行星,包括一个海王星大小的行星(NGTS-4b)。”

  已经发现的“热木星”的公转周期一般都在 10 天左右,所以这次 NGTS-10b 就显得有些特殊。虽然在理论上这些公转周期极短(小于 24 小时)的“热木星”都是很容易发现的,但实际上它们相当罕见。已经发现的“热木星”有 337 个,但其中公转周期极短的只有 6 个。

  通过 NGTS 的数据,McCormac 和他的同事们测量、计算了 NGTS-10b 的体积和质量。NGTS-10b 的体积和木星差不多,但质量约是木星的两倍。它的母恒星,NGTS-10,是一颗光谱型为 K5V 的主序星,相对比较活跃。这颗橙矮星比起我们的太阳要小一些、暗一些,温度也要低一些。然而考虑到 NGTS-10b 和母恒星的距离,它仍然要承受很多热量和辐射。


GJ436b 的艺术想象图,这颗“热海王星”类型的系外行星距离我们约 33 光年

  NGTS-10b 虽然公转周期只有 18 个小时,但它并不是唯一已经被我们发现的极短公转周期系外行星。同时它也为我们提供了一个用来研究恒星和行星潮汐作用的很好的样本,这类样本往往很少见。McCormac 解释道:“这些行星的轨道将会在潮汐作用的影响下不断旋进,并最终导致行星被恒星吞没。对于 NGTS-10b 这样的极短公转周期行星来说,要么是我们足够幸运,在它旋进的最后过程中发现了它,要么是潮汐作用没有我们之前想象的那么强烈,使得这颗行星还能在相当长的一段时间里继续苟延残喘。”

  NGTS-10b 现在的位置大概在其母恒星洛希极限半径(不了解含义的小伙伴可以查看往期万有引力简易计算 DIY 系列原创)的 1.46±0.18 倍处,此处强烈的潮汐作用正在让它慢慢旋进。按目前计算出来的速率,NGTS-10b 的公转周期将在未来的十年里缩短 7 秒。

  “如果潮汐作用足够强烈的话,NGTS-10b 将继续旋进,并在 3800 万年后被母恒星吞噬,” McCormac 说。“但是如果没有那么强烈,它就能在现在的状况下继续存活很长时间。我们希望能通过进一步的测量来确定这颗行星将来的归宿。”

  所以接下来十年左右时间里,McCormac 和他的同事们将对 NGTS-10b 开展进一步观测,以期能发现这颗行星轨道旋进的详细相关证据。对旋进速率的直接测量将帮助天文学家对该过程中潮汐作用的效率作更精确的限制,同时也将确定这颗奇特行星的最终命运。
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