天文學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)系外行星開普勒-1658b正圍繞著一顆老化的恒星螺旋式湮滅 _系外行星

天文學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)系外行星開普勒-1658b正圍繞著一顆老化的恒星螺旋式湮滅
據(jù)cnBeta：天文學(xué)家有了一個(gè)令人難以置信的發(fā)現(xiàn)，因?yàn)樗麄兪状伟l(fā)現(xiàn)了一顆系外行星，它的軌道正在圍繞著一顆進(jìn)化的，或更老的主星惡化。這顆不幸的行星似乎注定要向其老化的恒星越旋越近，直到最終發(fā)生碰撞并被湮沒。
通過提供對(duì)處于這種高級(jí)進(jìn)化階段的系統(tǒng)的第一眼觀察，這一發(fā)現(xiàn)為行星軌道衰變的漫長過程提供了新的見解。死于恒星被認(rèn)為是等待許多行星世界的命運(yùn) 。幾十億年后，隨著我們的太陽越來越老，這可能是地球的最終告別。
哈佛大學(xué)和史密森學(xué)會(huì)天體物理學(xué)中心的51 Pegasi b研究員Shreyas Vissapragada說："我們以前曾檢測到系外行星向其恒星吸氣的證據(jù)，但我們以前從未見過這樣一顆圍繞著進(jìn)化恒星的行星，"他是描述這些結(jié)果的一項(xiàng)新研究的主要作者。"理論預(yù)測，進(jìn)化的恒星非常有效地從它們的行星軌道上吸取能量，現(xiàn)在我們可以用觀測結(jié)果來檢驗(yàn)這些理論。"
這些發(fā)現(xiàn)將于今天（2022年12月19日）發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志通訊》上。
這顆命運(yùn)多舛的系外行星被命名為開普勒-1658b 。正如它的名字所示，天文學(xué)家通過開普勒太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了這顆系外行星，開普勒太空望遠(yuǎn)鏡是2009年發(fā)射的一項(xiàng)先驅(qū)性行星獵取任務(wù) 。奇怪的是，這個(gè)世界是開普勒觀察到的第一顆新的系外行星候選者。然而，它花了將近十年的時(shí)間來確認(rèn)這顆行星的存在，當(dāng)時(shí)這個(gè)物體作為第1658個(gè)條目正式進(jìn)入開普勒的目錄。
開普勒-1658b是一顆所謂的熱木星，這是給予質(zhì)量和大小與木星相當(dāng)，但圍繞其宿主恒星處于炙熱的超近軌道上的系外行星的昵稱。對(duì)于開普勒-1658b來說，這個(gè)距離僅僅是我們的太陽和其最緊密的軌道行星--水星之間的空間的八分之一。對(duì)于熱木星和其他像開普勒-1658b這樣已經(jīng)非常接近其恒星的行星來說，軌道衰變看起來肯定會(huì)最終導(dǎo)致毀滅。
測量系外行星的軌道衰減對(duì)研究人員來說是一個(gè)挑戰(zhàn)，因?yàn)檫@個(gè)過程非常緩慢和漸進(jìn) 。根據(jù)新的研究，在開普勒-1658b的情況下，其軌道周期正在以每年約131毫秒（千分之一秒）的微不足道的速度下降，較短的軌道表明該行星已經(jīng)接近其恒星。
檢測這種下降需要多年的仔細(xì)觀察。觀察從開普勒開始，然后被南加州的帕洛瑪天文臺(tái)的黑爾望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)，最后是2018年發(fā)射的凌日系外行星調(diào)查望遠(yuǎn)鏡，即TESS 。所有這三臺(tái)儀器都捕捉到了凌日，凌日是指當(dāng)一顆系外行星穿過其恒星的表面并導(dǎo)致恒星的亮度非常輕微地變暗。在過去的13年里，開普勒-1658b的凌日間隔略微但穩(wěn)定地減少。
開普勒-1658b所經(jīng)歷的軌道衰減的根本原因是潮汐力，與地球上的海洋每日漲落的現(xiàn)象相同。潮汐力是由兩個(gè)軌道物體之間的引力相互作用產(chǎn)生的，比如我們的世界和月球之間，或者開普勒-1658b和它的恒星之間。這些天體的引力扭曲了彼此的形狀，當(dāng)天體對(duì)這些變化作出反應(yīng)時(shí)，能量就會(huì)被釋放。根據(jù)所涉及的天體之間的距離、大小和旋轉(zhuǎn)速度，這些潮汐相互作用可以導(dǎo)致天體互相推開--地球和緩慢向外旋轉(zhuǎn)的月球就是這種情況--或者向內(nèi)推開，就像開普勒-1658b向其恒星那樣。
特別是在恒星-行星的組合下，研究人員對(duì)這些天體的動(dòng)力學(xué)仍有許多不了解的地方。因此，對(duì)開普勒-1658系統(tǒng)的進(jìn)一步研究應(yīng)該證明是有啟發(fā)性的。
這顆恒星已經(jīng)進(jìn)化到了其恒星生命周期中開始膨脹的地步，就像我們的太陽被預(yù)期的那樣，并且已經(jīng)進(jìn)入了天文學(xué)家所說的亞巨型階段。與像我們太陽這樣未進(jìn)化的恒星相比，進(jìn)化的恒星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)更容易導(dǎo)致從托管行星的軌道上獲取的潮汐能量的消散。這加速了軌道衰變過程，使其更容易在人類的時(shí)間尺度上進(jìn)行研究。
這些結(jié)果進(jìn)一步幫助解釋了開普勒-1658b的一個(gè)內(nèi)在的奇怪現(xiàn)象，它看起來比預(yù)期的更亮、更熱。研究小組說，縮小該行星軌道的潮汐相互作用也可能在該行星本身產(chǎn)生額外的能量。
Vissapragada指出，木星的衛(wèi)星木衛(wèi)二也有類似的情況，它是太陽系中火山最多的天體。來自木星對(duì)木衛(wèi)二的引力推拉，融化了這個(gè)星球的內(nèi)部。這些熔化的巖石然后噴發(fā)到月球著名的地獄般的黃色硫磺沉積物和新鮮的紅色熔巖表面。
對(duì)開普勒-1658b的額外觀測結(jié)果的堆疊，可以對(duì)天體的相互作用有更多的了解。而且，隨著TESS計(jì)劃繼續(xù)仔細(xì)檢查附近的數(shù)千顆恒星， Vissapragada及其同事預(yù)計(jì)該望遠(yuǎn)鏡將發(fā)現(xiàn)許多其他系外行星在其宿主恒星的"排水溝"中盤旋的例子。
Vissapragada說："現(xiàn)在我們有證據(jù)表明一顆行星在一顆進(jìn)化的恒星周圍被吸入，我們可以真正開始完善我們的潮汐物理學(xué)模型。開普勒-1658系統(tǒng)可以在未來幾年內(nèi)以這種方式作為一個(gè)天體實(shí)驗(yàn)室，如果幸運(yùn)的話，很快就會(huì)有更多這樣的實(shí)驗(yàn)室。"
Vissapragada最近在幾個(gè)月前加入了天體物理學(xué)中心，現(xiàn)在正接受Mercedes López-Morales的指導(dǎo)，他期待著系外行星的科學(xué)繼續(xù)取得巨大的進(jìn)步。