藝術(shù)家對(duì)超高溫木星的印象。來(lái)源：uux.cn美國(guó)國(guó)家航空航天局、超高歐空局和G.培根
（神秘的溫木地球uux.cn）據(jù)《今日宇宙》（Laurence Tognetti）：超高溫木星（UHJ）是宇宙中最迷人的天體之一，被歸類為軌道周期小于約三天，星并白天溫度超過(guò)1930°C（3500°F），那注因?yàn)榇蠖鄶?shù)木星都與母恒星潮汐鎖定。定失
但是也許，這些極為接近的超高軌道會(huì)導(dǎo)致UHJ的軌道衰減，最終導(dǎo)致它們被恒星吞噬嗎？溫木還是一些軌道可以長(zhǎng)期運(yùn)行而不必?fù)?dān)心？這是最近一項(xiàng)發(fā)布在arXiv預(yù)印本服務(wù)器上并被《行星科學(xué)雜志》接受的研究所希望解決的問(wèn)題。
國(guó)際研究人員團(tuán)隊(duì)調(diào)查了幾顆UHJ的星并潛在軌道衰變，這不僅有助于天文學(xué)家更好地了解UHJ，那注而且有助于了解系外行星的定失形成和演化。
在這里，也許我們與該研究的超高主要作者、行星科學(xué)研究所的溫木高級(jí)科學(xué)家Elisabeth Adams博士討論了這項(xiàng)研究，討論了該研究背后的動(dòng)機(jī)、重要結(jié)果、后續(xù)研究，以及研究UHJ和UHJ軌道衰變的重要性。
那么，這項(xiàng)關(guān)于UHJ軌道衰變的研究背后的動(dòng)機(jī)是什么？
“自從第一顆系外行星51 Peg b aka Dimidium被宣布進(jìn)入為期4天的軌道以來(lái)，科學(xué)家們一直對(duì)這些巨型行星的長(zhǎng)期穩(wěn)定性深感擔(dān)憂，”亞當(dāng)斯博士告訴《今日美國(guó)宇宙》。
“我們?cè)缇椭溃拘谴笮〉奈矬w不可能存在軌道短于約19小時(shí)的物體（這是羅氏極限），但即使是軌道只有幾天的巨行星，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看也是不穩(wěn)定的，因?yàn)槌毕?huì)無(wú)情地導(dǎo)致它們的軌道衰變。最大的未知數(shù)是什么是‘長(zhǎng)期’：行星會(huì)在恒星仍在主序星上時(shí)衰變嗎？還是這個(gè)過(guò)程需要很長(zhǎng)時(shí)間，恒星會(huì)首先死亡？”
在這項(xiàng)研究中，研究人員使用地面和天基望遠(yuǎn)鏡的組合，對(duì)43個(gè)軌道周期從0.67天（TOI-2109 b）到3.03天（TrES-1 b）的UHJ進(jìn)行了恒星光度測(cè)定和系外行星光曲線分析，目的是確定它們的軌道周期變化率（即增加軌道周期或減少軌道周期[軌道衰變]），單位為每年毫秒（ms/yr）。
這項(xiàng)研究由之前測(cè)量的和新的凌日光曲線數(shù)據(jù)組成，團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了一些計(jì)算，以確定43個(gè)UHJ中每個(gè)UHJ的軌道周期變化率。此外，本研究的43個(gè)UHJ中，超過(guò)一半的UHJ具有超過(guò)十年的觀測(cè)數(shù)據(jù)，其中一個(gè)數(shù)據(jù)超過(guò)20年（WASP-18 b為32年）。那么，這項(xiàng)研究最重要的結(jié)果是什么？
亞當(dāng)斯博士告訴《今日告訴》：“有趣的是，這項(xiàng)研究不僅沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何新的軌道衰變案例，而且我們開(kāi)始看到軌道衰變所需的時(shí)間有幾個(gè)數(shù)量級(jí)的差異。
“衰變行星的兩種最佳情況（WASP-12 b和開(kāi)普勒-1658 b）的衰變速度是我們周圍沒(méi)有發(fā)現(xiàn)的行星（例如，WASP-18 b、WASP-19b和KELT-1b）衰變速度的10–1000倍以上；如果后一種行星的衰變速度和WASP-12 b一樣快，我們現(xiàn)在肯定已經(jīng)探測(cè)到了。”
如前所述，這項(xiàng)全面的研究有助于確定關(guān)于UHJ軌道衰變的新信息，特別是與大多數(shù)UHJ缺乏軌道衰變有關(guān)的信息，這意味著一些軌道可能會(huì)長(zhǎng)期穩(wěn)定，盡管它們的軌道非常靠近各自的母恒星。
此外，它還幫助挑戰(zhàn)了之前與某些超高J軌道衰變有關(guān)的測(cè)量，這可以幫助天文學(xué)家更好地了解超高J在整個(gè)宇宙中的形成和演化。因此，鑒于研究的全面性，目前正在進(jìn)行或計(jì)劃進(jìn)行哪些后續(xù)研究？
亞當(dāng)斯博士說(shuō)：“我們只需要繼續(xù)尋找！這篇論文是我們調(diào)查的第一篇論文，只涵蓋了大約一半的已知UHJ，其中更多的UHJ一直在被發(fā)現(xiàn)；在我們的目標(biāo)中，有一半的UHJ還沒(méi)有被觀察到足夠長(zhǎng)的時(shí)間，或者沒(méi)有足夠的凌日，無(wú)法判斷是否正在發(fā)生非常快速的軌道衰變。對(duì)于其他目標(biāo)，我們可能只需要再觀察幾年，或者幾十年。”。
“理論家們也在努力解釋恒星的年齡和結(jié)構(gòu)如何導(dǎo)致不同的衰變率，盡管理論模型之間的高度不確定性是我喜歡能夠憑經(jīng)驗(yàn)測(cè)量衰變率的原因。”
研究軌道衰變對(duì)于更好地了解兩個(gè)天文物體是否以及何時(shí)會(huì)相互碰撞至關(guān)重要，包括一顆行星及其衛(wèi)星（通常是月球）、一顆恒星與繞其運(yùn)行的另一顆行星或彗星（導(dǎo)致后者被焚燒）、一顆星與另一顆恒星（導(dǎo)致引力波或伽馬射線爆發(fā)）以及任何繞彼此運(yùn)行的天文物體（雙星系統(tǒng)）。
對(duì)地球來(lái)說(shuō)，測(cè)量軌道衰變對(duì)于了解人造衛(wèi)星何時(shí)會(huì)在地球大氣層中燃燒至關(guān)重要。但是，關(guān)于系外行星，研究UHJ的軌道衰變的重要性是什么？它們是否僅限于UHJ？
亞當(dāng)斯博士說(shuō)：“潮汐衰變對(duì)大行星來(lái)說(shuō)是最重要的。”。“令人震驚的是，地球大小的行星在短至4小時(shí)的軌道上被發(fā)現(xiàn)，但據(jù)預(yù)測(cè)，它們?cè)跀?shù)十億年內(nèi)都是潮汐穩(wěn)定的。（我之前發(fā)表過(guò)關(guān)于這些較小的超短周期行星的研究。）行星越大，離恒星越近，潮汐效應(yīng)就越強(qiáng)，軌道衰減得越快。”
UHJ被非正式地指定為“熱”木星的一個(gè)子類。與這項(xiàng)研究一樣，過(guò)去的UHJ也使用地面和天基望遠(yuǎn)鏡的組合進(jìn)行了檢查。正如亞當(dāng)斯博士所指出的，這項(xiàng)研究檢查了大約一半的已知UHJ，這意味著宇宙中大約有100個(gè)已知UHJ。
同樣值得注意的是，大多數(shù)UHJ都與母恒星潮汐鎖定，這意味著一側(cè)在恒星的整個(gè)軌道上持續(xù)面向恒星，白天灼熱的溫度導(dǎo)致分子在夜晚分解和重組。這些特征使超高壓Js成為有待研究的最有趣、最神秘的天文物體。但是，總體而言，研究UHJ的重要性是什么？
亞當(dāng)斯博士說(shuō)：“超高溫木星使我們能夠測(cè)量恒星的基本特性（潮汐質(zhì)量因子，它決定了衰變率）。”。“通過(guò)對(duì)它們的過(guò)去和未來(lái)進(jìn)行建模，我們可以完善我們關(guān)于行星形成和遷移的理論。其中一些可能也正在失去大氣層，這是我們可以尋找的。”。
“它們也是最容易觀測(cè)的行星之一，因?yàn)樗鼈冇执笥譄幔拷阈牵歉呔扔^測(cè)（例如JWST的大氣研究）和外聯(lián)活動(dòng)的絕佳目標(biāo)（對(duì)于擁有像樣望遠(yuǎn)鏡的感興趣的業(yè)余愛(ài)好者來(lái)說(shuō)，它們是絕佳目標(biāo)）。”
這項(xiàng)研究正值美國(guó)國(guó)家航空航天局和世界各地的其他航天機(jī)構(gòu)繼續(xù)以驚人的速度發(fā)現(xiàn)系外行星之際，截至本文撰寫(xiě)之時(shí)，美國(guó)國(guó)家航空宇航局已確認(rèn)的系外行星數(shù)量為5630顆。在這個(gè)數(shù)字中，有1805個(gè)被歸類為氣態(tài)巨行星（土星或木星大小），其中無(wú)數(shù)的氣態(tài)巨行星在短短幾天或更短的時(shí)間內(nèi)圍繞母恒星運(yùn)行。
隨著我們對(duì)系外行星的理解不斷擴(kuò)大，我們對(duì)UHJ的理解也將不斷擴(kuò)大，包括它們的形成和演化，以及它們母恒星的形成和進(jìn)化。
亞當(dāng)斯博士說(shuō)：“我研究系外行星的座右銘是期待意想不到的事情。”。“即使經(jīng)過(guò)三十年的觀測(cè)，我們?nèi)圆粩嘣谝庀氩坏降牡胤桨l(fā)現(xiàn)行星在做奇怪的事情，然后我們通過(guò)弄清楚它們?cè)谧鍪裁匆约盀槭裁矗私饬撕芏嚓P(guān)于宇宙的知識(shí)。這絕對(duì)讓你保持警覺(jué)！”