也许超高温木星并没有那么注定要失败的

发表于 2026-04-14 15:39:38 来源：金石可开网

艺术家对超高温木星的印象。来源：uux.cn美国国家航空航天局、超高欧空局和G.培根
（神秘的温木地球uux.cn）据《今日宇宙》（Laurence Tognetti）：超高温木星（UHJ）是宇宙中最迷人的天体之一，被归类为轨道周期小于约三天，星并白天温度超过1930°C（3500°F），那注因为大多数木星都与母恒星潮汐锁定。定失
但是也许，这些极为接近的超高轨道会导致UHJ的轨道衰减，最终导致它们被恒星吞噬吗？温木还是一些轨道可以长期运行而不必担心？这是最近一项发布在arXiv预印本服务器上并被《行星科学杂志》接受的研究所希望解决的问题。
国际研究人员团队调查了几颗UHJ的星并潜在轨道衰变，这不仅有助于天文学家更好地了解UHJ，那注而且有助于了解系外行星的定失形成和演化。
在这里，也许我们与该研究的超高主要作者、行星科学研究所的温木高级科学家Elisabeth Adams博士讨论了这项研究，讨论了该研究背后的动机、重要结果、后续研究，以及研究UHJ和UHJ轨道衰变的重要性。
那么，这项关于UHJ轨道衰变的研究背后的动机是什么？
“自从第一颗系外行星51 Peg b aka Dimidium被宣布进入为期4天的轨道以来，科学家们一直对这些巨型行星的长期稳定性深感担忧，”亚当斯博士告诉《今日美国宇宙》。
“我们早就知道，木星大小的物体不可能存在轨道短于约19小时的物体（这是罗氏极限），但即使是轨道只有几天的巨行星，从长远来看也是不稳定的，因为潮汐力会无情地导致它们的轨道衰变。最大的未知数是什么是‘长期’：行星会在恒星仍在主序星上时衰变吗？还是这个过程需要很长时间，恒星会首先死亡？”
在这项研究中，研究人员使用地面和天基望远镜的组合，对43个轨道周期从0.67天（TOI-2109 b）到3.03天（TrES-1 b）的UHJ进行了恒星光度测定和系外行星光曲线分析，目的是确定它们的轨道周期变化率（即增加轨道周期或减少轨道周期[轨道衰变]），单位为每年毫秒（ms/yr）。
这项研究由之前测量的和新的凌日光曲线数据组成，团队进行了一些计算，以确定43个UHJ中每个UHJ的轨道周期变化率。此外，本研究的43个UHJ中，超过一半的UHJ具有超过十年的观测数据，其中一个数据超过20年（WASP-18 b为32年）。那么，这项研究最重要的结果是什么？
亚当斯博士告诉《今日告诉》：“有趣的是，这项研究不仅没有发现任何新的轨道衰变案例，而且我们开始看到轨道衰变所需的时间有几个数量级的差异。
“衰变行星的两种最佳情况（WASP-12 b和开普勒-1658 b）的衰变速度是我们周围没有发现的行星（例如，WASP-18 b、WASP-19b和KELT-1b）衰变速度的10–1000倍以上；如果后一种行星的衰变速度和WASP-12 b一样快，我们现在肯定已经探测到了。”
如前所述，这项全面的研究有助于确定关于UHJ轨道衰变的新信息，特别是与大多数UHJ缺乏轨道衰变有关的信息，这意味着一些轨道可能会长期稳定，尽管它们的轨道非常靠近各自的母恒星。
此外，它还帮助挑战了之前与某些超高J轨道衰变有关的测量，这可以帮助天文学家更好地了解超高J在整个宇宙中的形成和演化。因此，鉴于研究的全面性，目前正在进行或计划进行哪些后续研究？
亚当斯博士说：“我们只需要继续寻找！这篇论文是我们调查的第一篇论文，只涵盖了大约一半的已知UHJ，其中更多的UHJ一直在被发现；在我们的目标中，有一半的UHJ还没有被观察到足够长的时间，或者没有足够的凌日，无法判断是否正在发生非常快速的轨道衰变。对于其他目标，我们可能只需要再观察几年，或者几十年。”。
“理论家们也在努力解释恒星的年龄和结构如何导致不同的衰变率，尽管理论模型之间的高度不确定性是我喜欢能够凭经验测量衰变率的原因。”
研究轨道衰变对于更好地了解两个天文物体是否以及何时会相互碰撞至关重要，包括一颗行星及其卫星（通常是月球）、一颗恒星与绕其运行的另一颗行星或彗星（导致后者被焚烧）、一颗星与另一颗恒星（导致引力波或伽马射线爆发）以及任何绕彼此运行的天文物体（双星系统）。
对地球来说，测量轨道衰变对于了解人造卫星何时会在地球大气层中燃烧至关重要。但是，关于系外行星，研究UHJ的轨道衰变的重要性是什么？它们是否仅限于UHJ？
亚当斯博士说：“潮汐衰变对大行星来说是最重要的。”。“令人震惊的是，地球大小的行星在短至4小时的轨道上被发现，但据预测，它们在数十亿年内都是潮汐稳定的。（我之前发表过关于这些较小的超短周期行星的研究。）行星越大，离恒星越近，潮汐效应就越强，轨道衰减得越快。”
UHJ被非正式地指定为“热”木星的一个子类。与这项研究一样，过去的UHJ也使用地面和天基望远镜的组合进行了检查。正如亚当斯博士所指出的，这项研究检查了大约一半的已知UHJ，这意味着宇宙中大约有100个已知UHJ。
同样值得注意的是，大多数UHJ都与母恒星潮汐锁定，这意味着一侧在恒星的整个轨道上持续面向恒星，白天灼热的温度导致分子在夜晚分解和重组。这些特征使超高压Js成为有待研究的最有趣、最神秘的天文物体。但是，总体而言，研究UHJ的重要性是什么？
亚当斯博士说：“超高温木星使我们能够测量恒星的基本特性（潮汐质量因子，它决定了衰变率）。”。“通过对它们的过去和未来进行建模，我们可以完善我们关于行星形成和迁移的理论。其中一些可能也正在失去大气层，这是我们可以寻找的。”。
“它们也是最容易观测的行星之一，因为它们又大又热，靠近恒星，是高精度观测（例如JWST的大气研究）和外联活动的绝佳目标（对于拥有像样望远镜的感兴趣的业余爱好者来说，它们是绝佳目标）。”
这项研究正值美国国家航空航天局和世界各地的其他航天机构继续以惊人的速度发现系外行星之际，截至本文撰写之时，美国国家航空宇航局已确认的系外行星数量为5630颗。在这个数字中，有1805个被归类为气态巨行星（土星或木星大小），其中无数的气态巨行星在短短几天或更短的时间内围绕母恒星运行。
随着我们对系外行星的理解不断扩大，我们对UHJ的理解也将不断扩大，包括它们的形成和演化，以及它们母恒星的形成和进化。
亚当斯博士说：“我研究系外行星的座右铭是期待意想不到的事情。”。“即使经过三十年的观测，我们仍不断在意想不到的地方发现行星在做奇怪的事情，然后我们通过弄清楚它们在做什么以及为什么，了解了很多关于宇宙的知识。这绝对让你保持警觉！”

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