天文学家发现将被其恒星吞噬的炽热含水系外行星

一颗新发现的以水为主的系外行星正处于字面和比喻意义上的“热水”中,它绕其母星运行轨道如此之近,即将发生致命的碰撞并被吞噬。

来源:Space.com: NASA,太空探索和天文新闻

天文学家在太阳系外发现了一个新的海洋世界,它极其靠近其母星运行。这意味着这颗系外行星正处于“水深火热”之中。

这颗系外行星围绕距离约335光年的恒星HD 176071运行,其大小约为地球的2.5倍,但质量约为地球的8.5倍。这向科学家表明,这颗行星约50%是水。它距其恒星的距离不到150万英里(约为地球与太阳距离的1.6%),一年仅持续14小时,HD 176071 b是一个罕见的“热水世界”例子。

距其恒星如此近的距离意味着该行星受到恒星引力引起的极端潮汐力。这些力正驱使这颗名为HD 176071 b的行星走向一次迅速且不可阻挡的致命遭遇,最终将被其宿主恒星猛烈吞噬。

这颗系外行星也是科学家所称的“海王星沙漠”中的罕见居民,该术语描述的是缺乏极其靠近其宿主恒星的海王星大小世界。这被认为是因为强烈的恒星辐射剥离了行星的气态层,有效地缩小了它们。然而,HD 176071 b似乎违抗了这一假设,因为这个水世界拥有令人惊讶的动态大气层,并未被剥离。

“将开普勒太空望远镜的历史数据与六年后TESS的新观测结果进行比较,我们注意到反射光调制中出现了意想不到的相移,”意大利国家天体物理研究所首席研究员Sylvain N. Breton在一份声明中说。

“这告诉我们,我们看到的不是一张静态照片,而是一个活生生的、变化着的大气层,其中密集、高反射的云层在行星最冷的边缘形成、演化和移动。”

这并不是HD 176071 b唯一非凡之处。这颗海洋系外行星最初被发现的方式也相当特别。

这颗海洋世界并不横越其恒星母体

目前,美国宇航局已确认的系外行星目录中有超过6,000个条目,还有数千个太阳系外的世界等待确认。其中绝大多数是在它们从宿主恒星前方经过时被发现的,这导致了我们接收到的恒星光线出现微小减弱,即所谓的凌星法。

因此,凌星法要求行星从地球与宿主恒星之间通过。可想而知,这对天文学家来说是一种寻找新行星的极其幸运的排列方式。银河系中大多数已知行星都不会这样。

“从地球的视角来看,宇宙中绝大多数行星从未在其恒星前方凌星,这使得它们实际上不可见,”Breton说。

HD 176071 b正是这样一个世界,由于这种几何阻碍,Breton和同事不得不巧妙运用方法来发现这个水世界。

该团队仍然使用HD 176071 b的宿主恒星的星光来探测这颗系外行星,但不是寻找恒星亮度的小幅下降,而是寻找当恒星光从行星反射时引起的微小亮度波动。HD 176071 b被潮汐锁定,意味着它有一个永久面向恒星的“日面”和一个永久面向太空的“夜面”。亮度的变化是因为有时行星的夜面面向我们,而有时我们的仪器看到的是其日面。

“得益于伽利略国家望远镜上HARPS-N仪器获取的数据集,我们成功克服了这一几何障碍:通过极其精确地测量行星在轨道运行期间反射光的变化,我们不仅能探测这些难以捉摸的世界,还能开始表征它们的结构和大气层,为以前几乎无法触及的行星族群打开了一个基本窗口,”Breton说。

HD 176071 b的发现表明,当前的天文技术已足够先进,可以表征太阳系外世界的大气层和内部结构。这对探测那些不在地球与宿主恒星之间经过的世界来说是一个巨大的推动。

该团队的研究于周二(8月25日)发表在《天文学与天体物理学》期刊上。