在太阳系之外,在更广阔的星系中,存在着一类非常奇怪的系外行星。它们被称为热木星,它们与其主恒星非常接近,不仅非常热,而且很可能被引力扭曲。
现在,天文学家第一次发现了其中一颗热木星扭曲的形状。与我们所熟悉的普通球形行星不同,这颗行星被引力拉变形,看起来更像一个橄榄球。
这一成果由CHEOPS太空望远镜提供(Characterising Exoplanet Satellite即系外行星特征卫星),可以帮助我们理解这些系外行星是如何在如此极端的轨道上存在的。
法国巴黎天文台的天文学家雅克·拉斯卡尔说:“CHEOPS竟然能够揭示这种微小的变形,这令人难以置信。”“这是首次进行这样的分析,我们希望,更长的时间的观察将加深我们的认识,让我们更好地了解这颗行星的内部结构。”
这颗系外行星被称为WASP-103b,围绕着约1800光年外的一颗名为WASP-103的恒星运行。这是一个典型的热木星。顾名思义,这些系外行星是像木星一样的气态巨行星;然而,与木星不同的是,它们的轨道非常靠近它们的主恒星,轨道周期不到10天。这就是它们的特征所在。
根据目前的行星形成模型,严格来说,热木星不应该存在。气体巨星不能在离恒星那么近的地方形成,因为引力、辐射和强烈的恒星风应该会阻止气体聚集在一起。
然而,它们确实存在。迄今为止发现的近5000颗系外行星中,超过300颗可能是热木星。人们普遍认为它们是在其行星系中形成的,然后逐渐向主恒星迁移。无论它们是如何形成的,它们都能告诉我们很多关于引力或潮汐的信息,以及行星和恒星之间的相互作用,所以研究它们非常有趣。
WASP-103b于2015年首次被发现,它几乎完全符合热木星的所有条件。它的质量大约是木星的1.5倍,体积大约是木星的两倍,它围绕着其恒星运行,而且距离如此之近,以至于它大约每天运行一圈。这意味着它非常热,大约比木星热20倍。
WASP-103b相对较大,我们无法直接测量它,它的母星发出的光也远远盖过了它。然而,我们可以测量它的凌日。这是当系外行星经过我们和恒星之间时,会造成光线的微小变化,这被称为光曲线。
欧洲航天局的CHEOP太空望远镜旨在高精度地探测这些光曲线。它获得了WASP-103的多次凌日数据,这些数据让天文学家能够计算出这颗系外行星的内部质量分布,并获得一组称为“洛夫数”的参数。
这也为这颗系外行星的组成提供了线索。研究人员解释说,这是因为一种材料对变形的抵抗力取决于它是由什么构成的。
例如,地球上的海洋会随着月球的潮汐作用而变化,但大陆却没有变化,至少没有那么多。所以行星的变形可以揭示它是由什么组成的——是固体、液体还是气体。
根据他们的分析,WASP-103b不仅和木星大小差不多,而且有类似的组成和结构。这种说法可能有点牵强,虽然它的质量是木星的1.5倍,但它的大小大约是木星的两倍。这表明,这颗系外行星可能是由于恒星的热量而更加膨胀的。
“如果我们能通过未来的观察确认其内部结构的细节,或许我们就能更好地理解是什么使它如此膨胀。”“了解这颗系外行星内核的大小对于更好地理解它是如何形成的也很重要。”葡萄牙波尔图大学天体物理和空间科学研究所的苏珊娜·巴罗斯解释说。
更多的观测将帮助天文学家弄清楚这一点,或许还能解决另一个谜题。大多数热木星的轨道周期随着它们螺旋形靠近它们的恒星而变短。根据CHEOPS的观测,WASP-103b的轨道周期似乎在变长。
现在还很难说是什么原因造成的。也许是有另一个天体扰乱了轨道,或者轨道本身可能是偏心的。
也有可能是测量数据稍有误差,或者没有被正确解读。进一步研究这颗奇怪的系外行星及其恒星可能有助于解答这个谜题。
研究人员写道:“未来使用詹姆斯·韦伯太空望远镜的观测可以帮助更好地测量WASP-103b的洛夫数,并获得这个热木星的前所未有的内部视野。这可以帮助我们更好地理解这些极端系统”
这项研究发表在《天文学与天体物理学》杂志上。
(独家编译:科幻世界)
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