一年只有 18 小時的系外行星,即將走上崩潰末路

作者 | 發布日期 2020 年 03 月 01 日 0:00 | 分類 天文 Telegram share ! follow us in feedly


英國沃里克大學(University of Warwick)天文學家 James McCormac 等人觀測到,木星級系外行星 NGTS-10b 繞母恆星公轉只需 18 小時,換言之,它的「一年」比地球「一天」還短很多。這是到目前為止,已知公轉週期最短的系外行星。然而,這麼近的軌道讓行星處於快被母恆星重力摧毀的險境。這項發現有助於天文學家了解如此近的軌道下,這顆行星還能堅持繞恆星多久,才會墜入恆星被摧毀。相關論文發表於英國《皇家天文學會月刊》(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)。

這種離母恆星這麼近的氣體巨行星稱為「熱木星」(hot Jupiter)。NGTS-10b 距離地球約 1,000 光年,直徑約為木星 1.2 倍,質量約木星 2 倍,是由位在智利的新世代凌日巡天計畫(Next-Generation Transit Survey,NGTS)發現,以凌日法搜尋海王星等級以上的系外行星,每次搜尋範圍達 100 平方度,可包含 10 萬顆恆星。這 10 萬顆恆星中,有一顆恆星顯得非常怪異,亮度頻繁下降,顯示因有顆行星快速繞行。

天文學家將公轉週期小於 24 小時的這類系外行星歸類為短軌道週期熱木星,由於體積大且凌日次數頻繁,因此很容易偵測到;但最後偵測結果卻證明這類系外行星很稀少。迄今已知的熱木星約有數百顆,但其中僅 7 顆是軌道週期熱木星。

NGTS-10b 和母恆星的距離,只有母恆星直徑的 2 倍,如果將它們放到太陽系,和太陽的距離將比水星還近 27 倍。這個距離很接近恆星潮汐力撕毀行星的界線,即所謂的洛希極限。McCormac 等推測:這顆行星很可能處在潮汐鎖定(tidally lock)狀態,始終以同一面面對母恆星,如同月球始終以同一面面對地球,如此一來將造成始終面對恆星的白晝側溫度可能高達攝氏 1,000 度以上。

NGTS-10 恆星是紅矮星,半徑只有太陽 0.7 倍,表面溫度比太陽冷攝氏 1,000 度左右,年齡約 10 億歲。行星通常在恆星形成後不久也形成,所以 NGTS-10b 的年齡大概也在 10 億歲。這讓 NGTS-10b 成為未來韋伯太空望遠鏡(James Webb Space Telescope)檢測系外行星大氣表徵的絕佳目標。

大質量行星通常在離母恆星較遠的地方形成,然後因與仍在形成的原行星盤交互作用,或是因為和更遠的其他行星交互作用,最後使位置發生變動。McCormac 等人計劃高精度測量 NRTS-10b,並在未來 10 年持續關注這顆行星的軌道週期有否縮減,以便確認它是待在原地還是逐漸向恆星靠近。

從遙遠的行星系統外側逐步靠近恆星,最後瀕臨被恆星摧毀至真的被摧毀的階段可能非常短暫,因此天文學家相當慶幸能在茫茫星海撈到一顆恰好處在這個短暫階段的系外行星。不過或許行星遷移的效率並不如想像好,那麼這顆行星或許會在現在的軌道位置待上很久。

(本文由 台北天文館 授權轉載;首圖為藝術家想像熱木星近距環繞母恆星的景象;來源:英國沃里克大學