一个国际天文小组分析了一颗新发现的大质量行星在极端轨道上的数据，以了解“热木星”行星是如何形成的。

今年发现的一颗行为怪异的系外行星TIC 241249530 b距离地球约1100光年，这有助于一个国际天文团队更好地了解一类被称为“热木星”的行星的形成，热木星是一种靠近恒星运行的气态巨行星。

巨大而热：这张艺术家对“热木星”的印象显示了我们太阳系外的一类行星，大小与木星相似，但轨道非常靠近它们的主星。来源：Noir Lab

“系外行星”是指太阳系外的任何行星。这个新发现是一颗气体巨星，大约是木星的五倍大，是由美国宇航局的凌日系外行星调查卫星（TESS）发现的，这是一架收集太阳系外行星信息的太空望远镜。

这个场景让人想起Netflix的科幻大片《3 Body Problem》，这颗系外行星疯狂的轨道表明，它也受到了双星系统中另一颗恒星的影响。

澳大利亚的天文学家

麦考瑞大学的天文学家Jaime A alvardo - montes博士和Christian Schwab副教授是一个由来自8个国家和超过35个机构的60多名研究人员组成的团队中唯一的澳大利亚天文学家，他们报告了TESS数据，最近发表在《自然》杂志上。

Schwab副教授为NASA的极精密径向速度光谱仪（NEID）设计了光学器件，这是在TESS发现一颗行星绕TIC 241249530恒星运行的迹象后，用于定位目标行星的地面设备的关键部分。

Schwab副教授说：“亚利桑那州图森NOIRLab的Arvind Gupta博士领导了一个团队，使用安装在3.5米WIYN望远镜上的NEID光谱仪，在2.5年的时间里进行了50多次高精度观测。”

“这些观测测量了这颗行星的质量，也揭示了它的极端轨道。”

一旦精确地知道了轨道参数，阿尔瓦拉多-蒙特斯博士就开始研究计算机模型，模拟行星的轨道是如何随时间变化的。

在影响下

研究人员的模型表明，这颗行星最初形成时是一颗远离其恒星的冷木星，但来自其自身恒星和这颗恒星对的引力的影响，导致它逐渐向内迁移，这可能是它成为热木星过程中的一个阶段。

阿尔瓦拉多-蒙特斯博士说：“数十亿年前，这颗行星形成于一个寒冷的木星，远离它的恒星，在一个足够冷的地区凝结并成形。”

“然后，来自系统中第二颗双星的引力导致这颗行星的轨道逐渐拉伸并变得偏心，它开始向恒星靠近。”

研究小组将这颗新发现的行星命名为“热木星祖先”，并模拟了这颗系外行星缓慢演变成目前高度偏心的166天轨道的过程。

这颗行星从离它的恒星很近的地方——比水星到太阳的距离近10倍——沿着一条蛋形的轨道运行，向外摆动，大约和地球到太阳的距离一样远。

在《自然》杂志的论文中，作者写道：“很少有系外行星的轨道如此极端；这个轨道比任何其他凌日系外行星的轨道都更偏心。”

不可能的行星：为什么热木星不应该存在

热木星挑战了我们对行星形成和演化的理解。

“不应该存在”：天体物理学家说，热木星挑战了我们对行星形成和演化的理解。图片来源：NASA

阿尔瓦拉多-蒙特斯博士说：“在我们的太阳系中，水星是一颗微小的岩石大理石，每88天绕太阳一周，而气体巨星木星每12年绕太阳一周。”

“相比之下，‘热木星’是像木星一样的气体行星，甚至更大，但离恒星太近，它们的轨道不到10天。

阿尔瓦拉多-蒙特斯博士说：“从理论上讲，这些行星应该只能在离恒星很远的地方形成，因为占它们质量90%以上的气体不应该在靠近恒星的高温和辐射的地方积聚或存活。”

通常，当行星在靠近年轻恒星的地方形成，并从微小的尘埃和气体云中成长时，恒星的热量会导致气体粒子蒸发或转化，因此只剩下岩石和金属。

不会在木星上着陆

阿尔瓦拉多-蒙特斯博士说：“当我们观察木星时，我们实际上看到的是它厚厚的大气层的顶部，而不是固体表面。”

“任何试图‘着陆’的航天器都必须在密集的气体层中飞行数天，面临的压力将摧毁我们目前的技术。”

美国国家航空航天局的伽利略号探测器于1995年收集了木星的数据，在不断增加的压力将其压碎之前，它在一个小时内传输了一个小时，到达了160公里的大气层。

阿尔瓦拉多-蒙特斯博士说：“尽管木星的大气层可以容纳大约1000个地球，但它有一个地球大小的微小核心，埋在7万公里的气体下，产生的压力是地球表面的数百万倍。”

极端的地球

新发现的系外行星TIC 241249530 b揭示了热木星的形成，并提供了一个现实世界的数学难题——三体问题——的例子。三体问题因刘慈欣的雨果奖小说和伴随而来的热门Netflix电视剧而流行起来。

在虚构的三体星球上，来自三颗恒星的引力导致了极端和不可预测的季节，间歇性地摧毁了当地的文明。

施瓦布副教授说：“如果说有什么不同的话，那就是这颗新发现的行星上的条件使刘慈欣小说中的世界，甚至我们自己的行星木星，看起来都相对温和。”

“行星TIC 241249530 b在绕恒星运行的6个月内会经历剧烈的温度变化，”施瓦布副教授说。

当离恒星最近时，行星的大气层会膨胀，并在强烈的热量和辐射下部分蒸发，而行星面向恒星的那一面可能足够热，足以熔化岩石或蒸发金属。

当这颗行星远离恒星运行时，它会急剧冷却，因为持续的加热和冷却循环会产生比木星更极端的强大风暴系统。

研究人员模拟了TIC 241249530 b的历史和可能的进展，并预测了一个圆满的结局。

阿尔瓦拉多-蒙特斯博士说：“在接下来的100万年里，这颗行星很可能会进入一个稳定的、围绕其主恒星的近距离轨道，并完全转变为一颗热木星。”

“这表明，当我们观察天体在天文时间尺度上的进展时，模式和可预测性就会出现。”

系外行星专家：天文学Jaime A Alvarado-Mo博士Ntes加入了60多个国际组织该团队分析了一颗新发现的“热木星”行星的数据，这颗行星的轨道非常疯狂，距离地球1100光年。

Jaime A Alvarado-Montes博士和Christian Schwab副教授来自数学与物理科学学院。