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科學家發現神祕超短週期行星:超輕、超熾熱,一年僅 8 小時

北京時間 12 月 9 日訊息,據國外媒體報道,目前,科學家發現一顆高溫沸騰的系外行星,它以超近距離環繞主恆星執行,也是迄今為止發現的質量最輕的系外行星之一

▲ 圖中描述的是一顆環繞紅矮星執行的系外行星。

通常超短週期行星質量較小、體積緊密,它們以超短距離環繞主恆星執行,能夠在不超過 24 小時內完成一次軌道執行,意味著這些行星一年時間不到 24 小時,而且一年都非常熾熱高溫,它們如何形成這樣極端結構對於科學家而言是一個未解謎團。

近期,天文學家發現一顆超短週期行星(USP),它也是一顆超輕行星,它被命名為 GJ 367 b,環繞主恆星執行一週僅 8 小時,它的體積與火星差不多,質量僅是地球一半,是迄今為止發現質量最輕的系外行星之一。

該行星環繞執行的主恆星距離太陽 31 光年,由於它距離較近,因此便於研究人員能深入揭曉該行星的特徵屬性,這是之前探測其他超短週期行星無法實現的。例如:研究人員現已確定 GJ 367 b 是一顆岩石行星,可能含有鐵、鎳固體核心,類似水星核心結構。

由於 GJ 367 b 與主恆星非常近,天文學家估計它接受到的輻射是地球接受太陽的輻射 500 倍,推測該行星朝向主恆星的半球溫度高達 1500 攝氏度,在這樣極端的溫度下,任何物質都會被蒸發消失,基本不存在任何生命跡象,至少依據目前的科學技術可以做出這樣的結論。

但這顆行星附近可能潛在著適宜生命存活的星球,GJ 367 b 的主恆星是一顆紅矮星,或被稱為 M 矮星,這是一種通常擁有多顆行星的恆星,基於當前發現可推測該恆星系統中潛在更多行星,這可能有助於科學家瞭解 GJ 367 b 和其他超短週期行星的起源之謎。

對於此類恆星,其宜居帶軌道週期應該在 2-3 周之間,由於 GJ 367 b 的主恆星距離太陽系很近,且非常明亮,為人類提供很好的機會觀測該恆星系統中其他行星,這就好像有一個標示牌寫著 ——“看一下這裡有沒有其他行星!”

凌日測試

GJ 367 b 是如何被發現的呢?該行星是由美國宇航局凌日系外行星勘測衛星(TESS)發現的,TESS 衛星監測天空中鄰近恆星亮度變化情況,科學家通過 TESS 衛星的勘測資料來尋找凌日現象,或者週期性恆星光線亮度下降,該現象表明某顆行星正在穿過並短暫地擋住恆星的光線。

2019 年大約 1 個月的時間裡,TESS 衛星記錄了南方天空區域,其中包含 GJ 367 b 行星,科學家分析了勘測資料並探測到一個超短週期凌日天體,其環繞主恆星執行僅 8 小時。他們進行了幾次測試,以確保訊號不是來自虛假來源,例如:前景或者背景的食雙星。

在確認這顆行星確實是一顆超短週期行星之後,他們使用高精度徑向速度行星搜尋器(HARPS)更近距離地觀察其主恆星,HARPS 探索器安裝在智利境內的歐洲南方天文臺望遠鏡上。

基於這些測量,他們確定 GJ 367 b 行星是迄今為止發現質量最輕的行星之一,其半徑是地球的 72%,質量是地球的 55%,這表明該行星核心可能富含鐵元素。

隨後研究人員分析了這顆行星內部成分的各種可能性,發現最符合資料的情況是,鐵核可能構成了該行星內部的 86%,與水星成分類似。這是迄今為止探測到最小的行星之一,它環繞一顆紅矮星執行,其軌道距離恆星非常近。

隨著科學家繼續研究 GJ 367 b 和它的主恆星,他們希望能探測到該恆星系統中其他行星存在的線索,TESS 團隊成員納塔莉亞・格雷羅說:“揭曉潛在的其他行星如何接近 GJ 367 b 的主恆星,有點兒像偵探小說,為什麼這顆行星失去了外層大氣?它是如何近距離環繞恆星執行的?該過程是和平還是暴力的結果?下步我們需要展開更深入的研究揭開其中的謎團。”