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一颗“将死”的行星!倒计时300万年后魂归宇宙

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一颗“将死”的行星!倒计时300万年后魂归宇宙
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首先,我们必须得承认,这是一个事实。那就是,在大约40亿年后,我们的太阳将退出其存在的主序阶段,成为一颗红巨星。届时太阳将扩大到目前的几倍的大小。可能导致地球变得不再适合居住,因为这颗红巨星太阳要么会驱散掉地球的大气层,导致地表不适合居住,要么会扩张到完全吞噬地球,但是也有可能地球的轨道逐渐向外,因为当太阳变成红巨星之后,相应的质量也会减少,它的引力必然没有之前的那么强大,因而也就无法将行星固定在原来的轨道。

一颗“将死”的行星!倒计时300万年后魂归宇宙

这是关于我们太阳系的未来,但是其他的星系呢?近日,科学家预测了一颗行星的未来,它名为WASP-12b,这颗悲哀的行星在它们的恒星达到寿命极限之前就会被它的恒星无情吞噬。根据普林斯顿大学(princeton)领导的天体物理学家团队最近的一项研究,这颗太阳系外的行星正在向它的恒星旋转,并将在300万年后的一次碰撞中被吞噬。

将死的行星

WASP-12b是一颗质量约为1.5倍木星的气体巨星,位于离我们约600光年的御夫座。它也有一个非常紧密的轨道,大约是0.0234AU,大约是地球和太阳之间距离的2%,并且只需要26个小时就可以完成一个单一的轨道周期。这使得WASP-12b被天文学家称为“热木星”,是一种相当常见的令天文学家困惑的行星。

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热木星的发现者获得了诺贝尔奖,然而自从1995年发现第一颗‘热木星’以来,我们一直想知道这样的行星能存活多久。我们很确定它们不会永远持续下去,行星和恒星之间强大的引力相互作用应该会导致行星向内旋转并被摧毁,但没人能预测这需要多长时间。可能是数百万年,可能是数十亿甚至数万亿,而现在我们有了新的线索。

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WASP-12b是在2008年利用凌日光度法发现的,在凌日光度法中,周期性的亮度下降表明一颗行星(相对于观测者)通过了一颗恒星的前方。从那时起,连续下降的时间间隔以每年29毫秒的速度缩短。该研究的作者之一、当时在麻省理工学院(MIT)读本科的基肖尔·帕特拉(KishorePatra)在2017年首次观察到了这一过程。天文学家认为这是由于这颗行星和它的母星之间的引力相互作用造成的,这种作用会导致潮汐的中断。这些干扰会导致恒星扭曲和振荡,从而逐渐将行星的轨道能量转化为恒星内部的热量,并对行星施加引力力矩,导致其轨道能量衰减。

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最可怕的是,WASP-12b的轨道非常接近它的恒星,以至于它的表面达到了可怕的2250°C(超过4000°F)。美国西北大学(NorthwesternUniversity)物理学和天文学教授约瑟夫卡明斯(JosephCummings)的弗雷德里克拉西奥(FredericRasio)是最早预测热木星轨道会衰变、最终会被木星吞噬的人之一。他说:“我们等了将近25年才通过观测发现这种效应。短时间尺度对轨道衰变的影响也非常重要。特别的是,这意味着肯定有更多的热木星到达罗氏极限——一个在圆形轨道上的物体的潮汐干扰极限——它们的最外层可能会被剥离,露出一个岩石内核,看起来就像一个超级地球。”

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当然,观测证据是必要的,因为系外行星轨道周期的缩短不仅仅是轨道衰变的结果。例如,如果WASP-12b的轨道特别偏心(椭圆多于圆形),则其轨道方向的改变可能导致明显的变化。唯一确定的方法是观察这颗行星消失在它的恒星后面的周期,看看这些周期是否也在变短。在过去的两年里,Yee和他的同事们收集了更多关于WASP-12b的数据——包括用斯皮策太空望远镜进行的新的掩星观测——以便更好地了解它的轨道。

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这是一颗围绕太阳公转的气体巨星,距离地球和太阳的距离只有一小部分。由此,他们能够收集到这颗气态巨星的辐射速度数据,这些数据表明它的轨道处于衰变状态。这些新数据有力地支持了轨道衰变的假设,事实证明这颗行星确实是在朝着它的恒星旋转。这证实了长期存在的理论预测和间接数据,表明热木星最终应该通过这个过程被摧毁。

这一发现可以帮助天文学家更好地了解热木星的生命周期,这也有助于我们更好地了解这些奇特的外行星是如何形成的。它还可以帮助天文学家更多地了解恒星的内部运作,因为一颗行星的轨道缩小的速度揭示了它的母星消耗轨道能量的速度。

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与此同时,天文学家希望找到更多的热木星的例子,看看它们是否有同样的命运。科学家表示,“如果我们能找到更多像WASP-12b这样轨道正在衰变的行星,我们就能了解系外行星系统的演化和最终命运,虽然过去曾有人预测过WASP-12b这样的近距离巨行星会出现这种现象,但这是我们第一次观察到这种现象的发生,期待未来有更多的发现。”

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