天文学家发现系外行星正围绕着一颗

老化的恒星螺旋式地湮灭

2022-12-19 cnBeta.COM   ugmbbc 的报道

天文学家有了一个令人难以置信的发现，因为他们首次发现了一颗系外行星，它的轨道正在围绕着一颗进化的，或更老的主星恶化。 这颗不幸的行星似乎注定要向其老化的恒星越旋越近，直到最终发生碰撞并被湮没。

通过提供对处于这种高级进化阶段的系统的第一眼观察，这一发现为行星轨道衰变的漫长过程提供了新的见解。

死于恒星被认为是等待许多行星世界的命运。几十亿年后，随着我们的太阳越来越老，这可能是地球的最终告别。

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哈佛大学和史密森学会天体物理学中心的51 Pegasi b研究员Shreyas Vissapragada说："我们以前曾检测到系外行星向其恒星吸气的证据，但我们以前从未见过这样一颗围绕着进化恒星的行星，"他是描述这些结果的一项新研究的主要作者。"理论预测，进化的恒星非常有效地从它们的行星轨道上吸取能量，现在我们可以用观测结果来检验这些理论。"

这些发现将于今天（2022年12月19日）发表在《天体物理学杂志通讯》上。

这颗命运多舛的系外行星被命名为开普勒-1658b。正如它的名字所示，天文学家通过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年发射的一项先驱性行星猎取任务。奇怪的是，这个世界是开普勒观察到的第一颗新的系外行星候选者。然而，它花了将近十年的时间来确认这颗行星的存在，当时这个物体作为第1658个条目正式进入开普勒的目录。

开普勒-1658b是一颗所谓的热木星，这是给予质量和大小与木星相当，但围绕其宿主恒星处于炙热的超近轨道上的系外行星的昵称。对于开普勒-1658b来说，这个距离仅仅是我们的太阳和其最紧密的轨道行星--水星之间的空间的八分之一。对于热木星和其他像开普勒-1658b这样已经非常接近其恒星的行星来说，轨道衰变看起来肯定会最终导致毁灭。

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。根据新的研究，在开普勒-1658b的情况下，其轨道周期正在以每年约131毫秒（千分之一秒）的微不足道的速度下降，较短的轨道表明该行星已经接近其恒星。

检测这种下降需要多年的仔细观察。观察从开普勒开始，然后被南加州的帕洛玛天文台的黑尔望远镜发现，最后是2018年发射的凌日系外行星调查望远镜，即TESS。所有这三台仪器都捕捉到了凌日，凌日是指当一颗系外行星穿过其恒星的表面并导致恒星的亮度非常轻微地变暗。在过去的13年里，开普勒-1658b的凌日间隔略微但稳定地减少。

开普勒-1658b所经历的轨道衰减的根本原因是潮汐力，与地球上的海洋每日涨落的现象相同。潮汐力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。这些天体的引力扭曲了彼此的形状，当天体对这些变化作出反应时，能量就会被释放。根据所涉及的天体之间的距离、大小和旋转速度，这些潮汐相互作用可以导致天体互相推开--地球和缓慢向外旋转的月球就是这种情况--或者向内推开，就像开普勒-1658b向其恒星那样。

特别是在恒星-行星的组合下，研究人员对这些天体的动力学仍有许多不了解的地方。因此，对开普勒-1658系统的进一步研究应该证明是有启发性的。

这颗恒星已经进化到了其恒星生命周期中开始膨胀的地步，就像我们的太阳被预期的那样，并且已经进入了天文学家所说的亚巨型阶段。与像我们太阳这样未进化的恒星相比，进化的恒星的内部结构更容易导致从托管行星的轨道上获取的潮汐能量的消散。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。

这些结果进一步帮助解释了开普勒-1658b的一个内在的奇怪现象，它看起来比预期的更亮、更热。研究小组说，缩小该行星轨道的潮汐相互作用也可能在该行星本身产生额外的能量。

Vissapragada指出，木星的卫星木卫二也有类似的情况，它是太阳系中火山最多的天体。来自木星对木卫二的引力推拉，融化了这个星球的内部。这些熔化的岩石然后喷发到月球著名的地狱般的黄色硫磺沉积物和新鲜的红色熔岩表面。

对开普勒-1658b的额外观测结果的堆叠，可以对天体的相互作用有更多的了解。而且，随着TESS计划继续仔细检查附近的数千颗恒星，Vissapragada及其同事预计该望远镜将发现许多其他系外行星在其宿主恒星的"排水沟"中盘旋的例子。

Vissapragada说："现在我们有证据表明一颗行星在一颗进化的恒星周围被吸入，我们可以真正开始完善我们的潮汐物理学模型。开普勒-1658系统可以在未来几年内以这种方式作为一个天体实验室，如果幸运的话，很快就会有更多这样的实验室。"

Vissapragada最近在几个月前加入了天体物理学中心，现在正接受Mercedes López-Morales的指导，他期待着系外行星的科学继续取得巨大的进步。