一顆比太陽(yáng)還熱的“木星”
作者:焦點(diǎn) 來(lái)源:探索 瀏覽: 【大 中 小】 發(fā)布時(shí)間:2025-12-07 23:03:02 評(píng)論數(shù):
WD 0032–317的相位徑向速度曲線。a，顆比WD 0032–317的太陽(yáng)Hα線的拖尾UVES光譜(藍(lán)色代表較低的通量，黃色代表較高的還熱通量)，在軌道周期內(nèi)折疊(P = 8340.9090 s)。木星在藍(lán)色中可以清楚地看到初級(jí)吸收。顆比伴星(黃色)的太陽(yáng)發(fā)射與主星反相出現(xiàn)，只能從受輻射的還熱晝側(cè)看到，在軌道相位~ 0.2–0.8之間。木星它的顆比“倒置”形狀，特別是太陽(yáng)在接近正交時(shí)明顯，是還熱NLTE效應(yīng)的結(jié)果58。b，木星白矮星(藍(lán)色圓圈)和受輻射的顆比伴星(紅色鉆石)的徑向速度曲線(上圖)，在軌道周期內(nèi)折疊(P = 8340.9090 s)。太陽(yáng)主曲線(次曲線)的最佳擬合曲線在兩個(gè)面板上都用藍(lán)色虛線(紅色虛線)標(biāo)出。下圖顯示了白矮星成分(中間)和受輻射的伴星(底部)的殘留物。誤差條顯示標(biāo)準(zhǔn)偏差。b頂部的插圖展示了系統(tǒng)在每個(gè)軌道階段的配置。學(xué)分:uux.cn/自然天文學(xué)(2023)。DOI: 10.1038/s41550-023-02048-z
（神秘的地球uux.cn）據(jù)魏茨曼科學(xué)研究所：尋找系外行星——圍繞位于太陽(yáng)系邊界之外的恒星運(yùn)行的行星——是天體物理學(xué)的一個(gè)熱門話題。在各種類型的系外行星中，有一種在字面上是熱的:熱木星，這是一類在物理上與我們鄰居的氣態(tài)巨行星木星相似的系外行星。
與“我們的”木星不同，熱木星的軌道非常靠近它們的恒星，在短短幾天甚至幾小時(shí)內(nèi)完成一個(gè)完整的軌道，并且——如其名稱所示——具有極高的表面溫度。它們對(duì)天體物理學(xué)界有著巨大的吸引力。然而，它們很難研究，因?yàn)閬?lái)自附近恒星的強(qiáng)光使它們很難被探測(cè)到。
現(xiàn)在，在今天發(fā)表在《自然天文學(xué)》上的一項(xiàng)研究中，科學(xué)家們報(bào)告了一個(gè)由兩個(gè)天體組成的系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)，這兩個(gè)天體距離我們大約1400光年，它們一起為研究熱木星大氣層以及推進(jìn)我們對(duì)行星和恒星演化的理解提供了一個(gè)絕佳的機(jī)會(huì)。
這個(gè)雙星系統(tǒng)是迄今為止已知的溫度最極端的雙星系統(tǒng)，是通過分析位于智利的歐洲南方天文臺(tái)的甚大望遠(yuǎn)鏡收集的光譜數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)的。
該研究的主要作者Na'ama Hallakoun博士是魏茨曼科學(xué)研究所粒子物理和天體物理學(xué)部門Sagi Ben-Ami博士團(tuán)隊(duì)的博士后，他說:“我們已經(jīng)確定了一個(gè)類似木星的恒星軌道，是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最熱的物體，比太陽(yáng)表面熱約2000度。
她補(bǔ)充說，與眩光模糊的熱木星不同，可以看到和研究這個(gè)物體，因?yàn)樗c它所圍繞的主恒星相比非常大，主恒星比普通恒星暗1萬(wàn)倍。“這使得它成為未來(lái)研究熱木星極端條件的完美實(shí)驗(yàn)室，”她說。
哈拉昆的新發(fā)現(xiàn)是她在2017年與她在特拉維夫大學(xué)的博士顧問丹·毛茲教授進(jìn)行的研究的延伸，可能會(huì)更清楚地了解熱木星，以及雙星系統(tǒng)中恒星的演化。
具有“類似月亮”方位的巨大褐矮星
Hallakoun和他的同事們發(fā)現(xiàn)的雙星系統(tǒng)包括兩個(gè)天體，它們都被稱為“矮星”，但性質(zhì)非常不同。一顆是“白矮星”，是一顆類似太陽(yáng)的恒星耗盡核燃料后的殘留物。這對(duì)恒星中的另一部分，不是行星也不是恒星，是一顆“褐矮星”——質(zhì)量介于木星這樣的氣體巨星和小恒星之間的一類物體中的一員。
褐矮星有時(shí)被稱為失敗的恒星，因?yàn)樗鼈兊馁|(zhì)量不足以驅(qū)動(dòng)氫聚變反應(yīng)。然而，與氣態(tài)巨行星不同，褐矮星的質(zhì)量足以在恒星伙伴的“拉力”下存活。
“恒星的引力會(huì)導(dǎo)致太近的物體分裂，但這顆褐矮星密度很大，質(zhì)量是木星的80倍，體積只有木星那么大，”哈拉昆說。這使得它能夠完整地生存下來(lái)，并形成一個(gè)穩(wěn)定的二元系統(tǒng)。"
當(dāng)一顆行星的軌道非常靠近其恒星時(shí)，作用在行星近側(cè)和遠(yuǎn)側(cè)的重力差會(huì)導(dǎo)致行星的軌道周期和自轉(zhuǎn)周期同步。這種現(xiàn)象被稱為“潮汐鎖定”，將行星的一側(cè)永久鎖定在面對(duì)恒星的位置，類似于地球的月亮總是面對(duì)地球，而其所謂的“黑暗面”仍然看不見。潮汐鎖定導(dǎo)致受到直接恒星輻射轟擊的“晝側(cè)”半球和另一個(gè)面向外的“夜側(cè)”半球之間的極端溫差，后者接收的輻射量要小得多。
來(lái)自恒星的強(qiáng)烈輻射導(dǎo)致熱木星極高的表面溫度，Hallakoun和她的同事對(duì)配對(duì)的白矮星-褐矮星系統(tǒng)進(jìn)行的計(jì)算顯示了事物可以變得多熱。通過分析該系統(tǒng)發(fā)出的光的亮度，他們能夠確定軌道運(yùn)行的褐矮星兩個(gè)半球的表面溫度。
他們發(fā)現(xiàn)，太陽(yáng)面的溫度在7250到9800開爾文(約7000到9500攝氏度)之間，與A型恒星(類似太陽(yáng)的恒星，質(zhì)量可能是太陽(yáng)的兩倍)一樣熱，比任何已知的巨行星都熱。另一方面，陰面的溫度在1300到3000開爾文(約1000到2700攝氏度)之間，導(dǎo)致兩個(gè)半球之間的極端溫差約為6000度。
對(duì)未開發(fā)地區(qū)的罕見一瞥
Hallakoun說，她和她的同事發(fā)現(xiàn)的系統(tǒng)為研究極端紫外線輻射對(duì)行星大氣的影響提供了一個(gè)機(jī)會(huì)。這種輻射在各種天體物理環(huán)境中扮演著重要的角色，從恒星形成區(qū)域，通過圍繞恒星形成行星的原始?xì)怏w盤，到行星本身的大氣層。這種強(qiáng)烈的輻射會(huì)導(dǎo)致氣體蒸發(fā)和分子破裂，對(duì)恒星和行星的演化都有重大影響。但這還不是全部。
“白矮星在這個(gè)系統(tǒng)中形成僅僅100萬(wàn)年——在天文尺度上這是一段很短的時(shí)間——我們已經(jīng)罕見地一瞥這種致密雙星系統(tǒng)的早期，”Hallakoun說。她補(bǔ)充說，雖然單星的演化已經(jīng)相當(dāng)為人所知，但相互作用的雙星系統(tǒng)的演化仍然知之甚少。
“熱木星是可居住行星的對(duì)立面——它們是非常不適合生命的地方，”Hallakoun說。“未來(lái)對(duì)這個(gè)類熱木星系統(tǒng)的高分辨率光譜觀測(cè)——理想情況下是用美國(guó)宇航局的新詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行的——可能會(huì)揭示炎熱、高度輻射的條件如何影響大氣結(jié)構(gòu)，這可能有助于我們了解宇宙中其他地方的系外行星。”