系外行星任务Cheops探测到具有神秘运动的奇怪畸形行星

欧空局(ESA)的系外行星任务Cheops发现,一颗在一天之内围绕其宿主恒星运行的系外行星的变形形状更像一个橄榄球,而非球形。这是第一次检测到系外行星的变形,这为了解这些紧靠恒星的行星的内部结构提供了新的见解。

系外行星任务Cheops探测到具有神秘运动的奇怪畸形行星

这颗被称为WASP-103b的行星位于武仙座。它被这颗行星及其主星WASP-103之间的强大潮汐力所变形。据悉,WASP-103质量是太阳的1.7倍。

潮汐拉扯

我们在地球的海洋中经历潮汐,主要是由于月球在围绕我们的轨道运行时对我们的星球进行轻微的拉扯。太阳对潮汐也有一个小但重要的影响,然而它离地球太远了,无法引起我们星球的重大变形。WASP-103b就不是这样了,这颗行星的大小几乎是木星的两倍,质量是木星的1.5倍,在不到一天的时间里围绕其主星运行。天文学家们怀疑如此近的距离会引发非常大的潮汐,但直到现在他们仍无法测量它们。

系外行星任务Cheops探测到具有神秘运动的奇怪畸形行星

通过利用ESA Cheops太空望远镜的新数据并结合NASA/ESA哈勃太空望远镜和NASA斯皮策太空望远镜已经获得的数据,天文学家现在已经能检测到潮汐力如何将系外行星WASP-103b从一个通常的球体变形为橄榄球形状。

Cheops测量系外行星的凌日--当一颗行星从我们的角度经过它的恒星前面时引起的光的倾斜。通常情况下,研究光曲线的形状将揭示有关行星的细节,如它的大小。Cheops的高精度加上其指向的灵活性使得卫星能返回到一个目标并观察多次过境,这使得天文学家能够检测到WASP-103b的潮汐变形的微小信号。这一独特的信号可以用来揭示有关该行星的更多信息。

来自巴黎科学与文化大学巴黎天文台的Jacques Laskar是这项研究的共同作者,他说道:“Cheops居然能揭示出这种微小的变形,这真是不可思议。这是第一次进行这样的分析,我们可以希望,在更长的时间间隔内进行观察将加强这一观察并带来对该行星内部结构的更好认识。”

膨胀的行星

研究小组通过利用WASP-103b的过境光曲线得出一个参数--勒夫数--衡量质量在一个行星内的分布情况。了解质量如何分布可以揭示出行星内部结构的细节。

这项研究的论文第一作者、葡萄牙波尔图大学天体物理学和科学研究所的Susana Barros说道:“一种材料对变形的抵抗力取决于其组成。比如,在地球上,我们有由于月亮和太阳引起的潮汐,但我们只能在海洋中看到潮汐。岩石部分并没有移动那么多。通过测量行星的变形程度,我们可以知道它有多少是岩石、气态或水。”

尽管WASP-103b的半径是木星的两倍,但它的勒夫数跟木星相似,这初步表明其内部结构相似。

“原则上,我们期望一颗质量为木星1.5倍的行星会有大致相同的大小,所以WASP-103b必须由于其恒星的加热,也许还有其他机制而非常膨胀。如果我们能通过未来的观测确认其内部结构的细节,也许我们可以更好地理解是什么让它如此膨胀。知道这颗系外行星核心的大小对于更好地理解它是如何形成的也很重要,”Susana说道。

由于勒夫数的不确定性仍相当高,因此需要在未来用Cheops和詹姆斯-韦伯太空望远镜进行观测来破译细节。韦伯的极高精度将改善对系外行星潮汐变形的测量,从而使这些所谓的“热木星”跟太阳系中的巨行星之间能够进行更好的比较。

神秘的运动

另一个谜团也围绕着WASP-103b。一颗恒星和一颗非常接近木星大小的行星之间的潮汐相互作用通常会导致行星的轨道周期缩短,这使其在最终被母星吞噬之前逐渐接近恒星。然而对WASP-103b的测量似乎表明,其轨道周期可能正在增加,并且该行星正在缓慢地远离该恒星。这将表明除潮汐力之外的其他因素是影响该行星的主导因素。

Susana和她的同事们还研究了其他潜在的情况,如宿主的一颗伴星影响了系统的动力学或该行星的轨道是略带椭圆的。他们没能确认这些情况,但也不能排除这些情况。也有可能轨道周期实际上是在减少而非在增加,但只有用Cheops和其他望远镜对WASP-103b的凌日进行更多的观测才能帮助揭开这个谜团。

ESA Cheops项目科学家Kate Isaak说道:“潮汐变形对系外行星过境光曲线的影响大小非常小,但由于Cheops的精度非常高,我们能够首次看到这一点。这项研究是一个很好的例子,说明系外行星科学家能利用Cheops解决非常多样化的问题,说明这项灵活的后续任务的重要性。”

展开阅读全文

投稿时间:2022-01-19  最后更新:2022-05-01

标签:外行   行星   木星   潮汐   恒星   望远镜   畸形   轨道   测量   内部结构   奇怪   大小   神秘

1 2 3 4 5

上滑加载更多 ↓
推荐阅读:
友情链接:
更多:

本站资料均由网友自行发布提供,仅用于学习交流。如有版权问题,请与我联系,QQ:4156828  

© CopyRight 2008-2022 All Rights Reserved. Powered By Q578.com 闽ICP备11008920号-1
闽公网安备35020302032606号

Top