美國天文學家發現三顆瀕臨死亡的系外行星


美國夏威夷大學天文學研究所的天文學家最近發現三顆接近生命盡頭的系外行星。這三顆氣態巨大系外行星首先由美國太空總署的凌日系外行星巡天衛星(Transiting Exoplanet Survey Satellite)任務探測到,它們的一些週期最短的軌道圍繞著次巨星或巨星。其中一顆行星TOI-2337b將在不到一百萬年的時間內被母星吞噬,比目前已知的任何其它行星都要快。

研究人員估計,這些行星的質量介乎木星質量的0.5至1.7倍之間,大小範圍從略為細小到超過木星大小的1.6倍。它們的密度範圍也很廣,從軟木頭的密度到比水的密度大三倍,這意味著它們的來源多種多樣。

這些行星最初在2018年和2019年由美國太空總署凌日系外行星巡天衛星任務拍攝的圖像數據中發現。美國自然歷史博物館博士後研究員森繆耳·金伯(Samuel Grunblatt)團隊在凌日系外行星巡天衛星數據中確定候選行星,然後使用凱克天文台(W. M. Keck Observatory)確認這三顆行星的存在。

目前的行星動力學模型顯示,恆星隨著時間過去而演化,尤其是在恆星生命的最後10%時間中,行星應該向它們的宿主恆星盤旋轉。這個過程也會加熱行星,可能導致它們的大氣層膨脹。然而,這種恆星演化也會導致恆星周圍的行星彼此靠近,增加發生碰撞的可能,甚至破壞整個行星系統的穩定性。

研究中發現的各種各樣的行星密度顯示,這些行星系統是通過混亂的行星與行星之間相互作用形成。這也可能導致這些行星的加熱速率和時間尺度不可預測,從而使它們具有我們今天觀測到的廣泛密度。

未來使用最近發射的韋伯太空望遠鏡對其中一個系統TOI-4329進行觀測,可能會揭開行星大氣中存在水或二氧化碳的證據。如果看到這些分子,這些數據將限制這些行星的形成地點,以及須發生什麼樣的相互作用才能產生我們今天看到的行星軌道。

使用美國太空總署凌日系外行星巡天衛星繼續監測這些系統將限制這些行星盤旋進入它的宿主母星的速度。到目前為止,在任何系統中都沒有觀測到明顯的軌道衰減訊號,但是凌日系外行星巡天衛星擴展任務的更長觀測基線將對行星螺旋線提供比目前可能更嚴格的限制,從而揭開行星系統受到恆星演化影響的程度。

【圖、文:節譯自美國夏威夷大學2022年1月13日新聞公佈】研究全文刊登在2022年1月11日出版的 arXiv 論文預印本網站 標題是:TESS Giants Transiting Giants II: The hottest Jupiters orbiting evolved stars

TOI = TESS Objects of Interest = Transiting Exoplanet Survey Satellite Objects of Interest = 凌日系外行星巡天衛星感興趣對象星表 = 凌日系外行星巡天衛星目標星表

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