科学家揭开超短周期系外行星的命运之谜

过去几十年进行的 "系外行星搜寻",即寻找围绕太阳以外恒星运行的行星,已经确认发现了属于3247个行星系统的4715颗系外行星,还有大约5900颗行星正在等待确认。令人震惊的是,我们太阳系的结构似乎与银河系附近其他系统中发现的配置非常不同。

例如,已经发现的大质量木星类行星中,有相当高的比例在非常接近恒星的区域运行,这与行星形成模型所显示的情况相反,模型认为巨行星应该在原行星盘的最外围区域形成。值得注意的是,这类行星明显过多的现象与观测偏差有关,用于探测系外行星的设备灵敏度是有限的,目前它们只是能够比较容易地识别巨大的系外行星。

也就是说,大行星(质量和大小)的轨道非常接近其恒星。这些特征保证了当行星从恒星前面穿过时,它们会覆盖恒星盘的一大片区域,此外还能给恒星带来良好的引力,我们可以通过测量恒星的径向速度来检测这些巨大行星的存在。无论如何,这提出了重要的问题,即这些架构是如何形成的,以及这些轨道周期很短的系外行星命运将是什么。

发表在著名的《皇家天文学会月刊》(MNRAS)上一项研究,研究了这些异常行星中被称为"超短周期行星"(USP)的一个子类别。这些行星以短于一个地球日的时间在近乎圆形的轨道上围绕它们的恒星运行,并且可能被潮汐锁定,即在它们的整个轨道上始终向恒星显示同一个面,就像我们的月球相对于地球一样。

到目前为止进行的研究表明,潮汐锁定可以大大地或根本地改变行星系统的结构和可能的命运。研究对系外行星迁移的速度进行建模,提供了更好的预测模型来了解这些系外行星的命运。这样的模型考虑到与恒星和行星有关的几种效应,并且对其中一些系外行星进行了几十年的监测,对其轨道周期的变化进行测量。

这项工作预测了两颗巨大的USP系外行星WASP 19b和NGTS 10b的凌日周期逐渐变化,这两颗行星每20小时左右围绕恒星运行一次。这些周期表明它们离恒星非常近,因此它们的表面温度极高。这项工作的模型预测前者轨道迁移率较高,后者的迁移率较低。这些预测可以在未来十年内得到证实。

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