大熊座发现奇特系外行星：轨道很扁似彗星

 

 

 

　　北京时间3月30日消息，几个世纪以来，我们一直将太阳系视作是宇宙中行星系统的标准样本。在这样一个标准样本中，太阳居于正中心，外侧是沿着近似圆形轨道围绕太阳运行的行星。
 

　　然而就在过去的20年间，更加强大的望远镜的应用让我们看到了大量超出我们原先认识的行星系统，它们的结构有时候会让我们大惑不解。
 

　　现在，科学家们发现了一个更加诡异的行星系统，让我们对行星系统运行规律的认识更加扑朔迷离。借助美国宇航局的“斯皮策”空间望远镜，科学家们发现了一颗行为怪异的行星，其轨道偏心率极大，更像是一颗彗星的轨道，而且这已经是这个月内发现的第二个此类案例了。
 

　　这颗行星编号HD 80606b，其大小与木星相当，但其质量比木星要大4倍左右，距离地球大约190光年，位于大熊座方向。它的性质与一类被称作“热木星”的系外行星很像，这类巨型系外行星在距离恒星非常近的轨道上运行。
 

　　科学家们无法理解这些气态巨行星究竟是如何在如此接近恒星的地方形成的。而对于HD 80606而言，让科学家们更加引起关注的则是它诡异的轨道特征。
 

　　正常情况下，行星轨道是近似圆形的，但HD 80606很不一样。它的一年大约100天，沿着一个非常“扁”的轨道运行，看起来很像是彗星的轨道特征。
 

　　当它抵达轨道上距离恒星最近的位置时，在短短20小时左右的时间内，它几乎“碰到”了恒星表面，随后又逐渐远离。在此期间这颗行星将获得极大的能量，几乎相当于地球在一天之中从太阳那里接收的全部能量的1000倍以上。
 

　　这项研究工作是由美国麻省理工学院(MIT)，空间望远镜研究所以及加州大学圣克鲁兹分校的天文学家们联合做出的。
 

　　麻省理工地球，大气与行星科学学院的博士后朱利安·德维特(Julien de Wit)指出：“如果地球运行到距离太阳那么近的距离上，那么很快就会失去大气层，整个地表将熔化成为一片岩浆。”
 

　　在一篇近日发表在《天体物理学通报》杂志上的论文中，德维特与同事们报告了对系外行星HD 80606 b在最接近恒星的大约85小时期间进行的观测结果。
 

　　研究人员考察了这颗系外行星在接近恒星、抵达最近位置以及随后逐渐远离的过程中其表面温度所发生的变化。
 

　　观测显示，尽管在最接近恒星期间，这颗行星朝向恒星的一侧温度可以达到1400K，但这样的高温持续时间是非常短暂的。
 

　　令人惊讶的是，科学家们发现在短短10多个小时之后这颗行星就能将其炙热的地表温度降下来，甚至低到非常低的温度水平，消失在斯皮策空间望远镜的红外观测视野之中。德维特指出：“这样的情况每111天重复一次。”他说：“但这样的好处就是，因为这颗行星会运行到非常遥远的位置上，因此等于整个过程都被重新设定了——就那样周而复始，不断重复。”
 

　　一般的主流观点认为，系外行星中那些所谓的“热木星”，其一开始形成的状态应该是与太阳系中木星等气态巨行星的情况相似，也是在距离太阳较远的位置上形成，轨道近似圆形。随后在某个时间点上，发生了某些重大的事件，比如附近有一颗恒星通过，其施加的引力摄动影响导致这类行星的轨道偏心率被拉伸，形成较“扁”的轨道。随后，在其公转过程中，每次抵达距离恒星最近的位置时，行星就会受到中央恒星引力的强大潮汐力作用。
 

　　每次在最接近恒星时，这种潮汐力作用的一部分会被转化为热量，并逐渐导致行星轨道偏心率减小，并最终形成一个非常接近恒星的紧凑型近圆轨道。
 

　　因此系外行星HD 80606 b很有可能正处于这样一个过程中中间过渡阶段，正从一个高偏心率轨道逐渐向紧凑的近圆轨道过渡，而这一过程将持续多久，则将取决于这颗行星本身的“可压缩性”，或者说在恒星引潮力作用下发生变形的程度。行星的“可压缩性”越好，那么它就越容易通过热能的形式将机械能散失出去。
 

　　根据太阳系气态巨行星的性质看，科学家们认为这样一个过渡过程可能持续的时间不会很长，一般会在数亿年的较短尺度内。
 

　　科学家们相信这一机制能够解释“热木星”是如何最终形成那种紧凑的近圆轨道的。
 

　　不过，此次斯皮策空间望远镜对HD 80606 b进行的最新观测则显示，这颗行星的“可压缩性”并不理想。因此，HD 80606 b轨道变化所需的过渡可能不会像设想的那么迅速，预计其还将维持这样的高偏心轨道至少100亿年甚至更长时间。
 

　　德维特指出，如果事情的确如此，那么科学家们可能就需要重新考虑“热木星”类系外行星的形成机制了，因为此前所设想的轨道过渡机制可能并不像我们原先所设想的那么高效。
 

　　研究人员同时还通过计算得到了这颗系外行星的自转速度，这也是首次获得这样的数据。计算结果显示，HD 80606 b的自转周期，或者说它上面的一天时间的长度大约是90小时，这比科学家们此前对这颗行星自转周期的估算值整整超出了两倍。
 

　　德维特表示：“这一行星系统毫无疑问是非常独特的，它对我们原先对于行星-恒星相互作用以及行星形成机制的理解提出了挑战。”他说：“希望未来开展的后续工作将帮助我们评估这一行星系统的特殊性究竟有多高，它偏离我们原先的理论究竟有多远。”