麻省理工學(xué)院的天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一個引人注目的天文奇觀：一顆水星大小的系外行星在危險地靠近其恒星運(yùn)行時正在迅速瓦解。這顆小型巖石熔巖星球每30.5小時就會脫落相當(dāng)于珠穆朗瑪峰質(zhì)量的物質(zhì)。

這顆行星距離地球140光年，每30.5小時繞地球公轉(zhuǎn)一周，其表面產(chǎn)生的高溫使其沸騰并噴涌至太空。NASA的TESS任務(wù)探測到這顆正在崩塌的行星，它拖著一條巨大的、類似彗星的礦物尾巴，為觀測這顆瀕臨死亡的行星提供了難得的機(jī)會。

麻省理工學(xué)院的天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一顆距離地球約 140 光年的行星，它正在迅速瓦解。這顆正在瓦解的行星大小與水星相當(dāng)，但其繞恒星運(yùn)行的距離卻極其近，大約是水星與太陽距離的二十分之一。它只需30.5小時就能完成一次公轉(zhuǎn)。由于距離如此之近，這顆行星的表面很可能已經(jīng)熔化，巖漿沸騰著噴涌到太空中。在它繞恒星運(yùn)行的過程中，它損失了大量的巖石物質(zhì)，并不斷蒸發(fā)。

美國宇航局凌日系外行星巡天衛(wèi)星（TESS）工作示意圖。圖片來源：美國宇航局戈達(dá)德太空飛行中心

研究人員利用美國宇航局的凌日系外行星巡天衛(wèi)星（TESS）發(fā)現(xiàn)了這顆行星。TESS是由麻省理工學(xué)院牽頭的一項任務(wù)，旨在監(jiān)測附近恒星的亮度短暫下降，這些信號可能預(yù)示著有行星從其恒星前方經(jīng)過。此次觀測中，亮度下降的幅度并不一致，每次軌道運(yùn)行的深度都有所不同，這引起了科學(xué)家們的注意。

他們確定該信號來自一顆繞恒星運(yùn)行的巖石行星，行星留下了類似彗星尾巴的長長碎片痕跡。

麻省理工學(xué)院卡夫利天體物理和空間研究所的博士后馬克·洪 (Marc Hon) 表示：“彗尾非常龐大，長達(dá) 900 萬公里，大約是該行星整個軌道的一半。”

這顆行星似乎正在以驚人的速度解體，每次繞恒星公轉(zhuǎn)都會脫落相當(dāng)于一座珠穆朗瑪峰的物質(zhì)。考慮到它的質(zhì)量很小，按照這樣的速度，研究人員預(yù)測，這顆行星可能在大約100萬到200萬年后完全解體。

“我們很幸運(yùn)，在它真正消失的時候捕捉到了它，”此次發(fā)現(xiàn)的合作者、TESS 科學(xué)辦公室的 Avi Shporer 說道，“它就像是在最后一口氣。”

Hon、Shporer 和他們的同事將把他們的研究成果發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志快報》上。麻省理工學(xué)院的合著者包括 Saul Rappaport、Andrew Vanderburg、Jeroen Audenaert、William Fong、Jack Haviland、Katharine Hesse、Daniel Muthukrishna、Glen Petitpas、Ellie Schmelzer、Sara Seager 和 George Ricker，以及來自其他多個機(jī)構(gòu)的合作者。

意外的發(fā)現(xiàn)

這顆新行星被科學(xué)家標(biāo)記為 BD+05 4868 Ab，幾乎是偶然發(fā)現(xiàn)的。

“我們本來沒在尋找這種行星，”洪說。“我們只是在進(jìn)行典型的行星探測，我偶然發(fā)現(xiàn)了這個非常不尋常的信號。”

繞行系外行星的典型信號看起來像是光變曲線的短暫下降，這種下降有規(guī)律地重復(fù)出現(xiàn)，表明像行星這樣的致密天體短暫地從其主恒星前方經(jīng)過，并暫時遮擋了主恒星發(fā)出的光。

這種典型的模式與洪和他的同事在位于飛馬座的主星BD+05 4868 A上觀測到的模式不同。雖然凌日現(xiàn)象每30.5小時出現(xiàn)一次，但亮度需要更長時間才能恢復(fù)正常，這表明一個長長的尾部結(jié)構(gòu)仍然遮擋著星光。更耐人尋味的是，每次軌道運(yùn)行，下降的深度都會發(fā)生變化，這表明從恒星前方經(jīng)過的物體并非總是形狀相同，遮擋的光量也并非始終相同。

“凌日彗星的形狀是典型的長尾彗星，”洪解釋道。“只不過，這條彗尾不太可能像真正的彗星那樣含有揮發(fā)性氣體和冰——這些物質(zhì)在如此靠近主恒星的情況下無法長期存在。然而，從行星表面蒸發(fā)出來的礦物顆粒可以停留足夠長的時間，從而呈現(xiàn)出如此獨(dú)特的彗尾。”

鑒于這顆行星與其恒星的距離，研究小組估計其溫度約為1600攝氏度，接近3000華氏度。當(dāng)恒星炙烤這顆行星時，其表面的任何礦物質(zhì)都可能沸騰并逸出到太空，在那里冷卻成一條長長的、布滿塵埃的尾巴。

這顆行星的急劇消亡是由于其質(zhì)量較低，介于水星和月球之間。像地球這樣質(zhì)量更大的類地行星擁有更強(qiáng)的引力，因此能夠維持其大氣層。對于BD+05 4868 Ab，研究人員懷疑其引力非常小，不足以將其凝聚在一起。

“這是一個非常微小的物體，引力非常弱，所以它很容易失去大量質(zhì)量，而這又會進(jìn)一步削弱它的引力，最終導(dǎo)致它失去更多的質(zhì)量，”施波勒解釋說，“這是一個失控的過程，對地球的影響只會越來越大。”

稀有之極

在天文學(xué)家迄今為止發(fā)現(xiàn)的近6000顆行星中，科學(xué)家們只知道太陽系外還有三顆正在解體中的行星。這些正在解體中的行星都是在十多年前利用美國宇航局開普勒太空望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)的。這三顆行星都被發(fā)現(xiàn)擁有類似彗星的彗尾。在迄今為止已知的四顆正在解體中的行星中，BD+05 4868 Ab擁有最長的彗尾和最深的凌日現(xiàn)象。

“這意味著它的蒸發(fā)是最災(zāi)難性的，它將比其他行星消失得更快，”洪解釋道。

該行星的主恒星相對較近，因此比其他三顆正在解體的行星的主恒星更亮，這使得該系統(tǒng)非常適合使用美國宇航局的詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡（JWST）進(jìn)行進(jìn)一步觀測，該望遠(yuǎn)鏡可以通過識別其吸收的紅外光顏色來幫助確定塵埃尾部的礦物組成。

今年夏天，霍恩和賓夕法尼亞州立大學(xué)的研究生尼古拉斯·圖賽將利用詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡（JWST）對BD+05 4868 Ab進(jìn)行觀測。“這將是一個直接測量巖石行星內(nèi)部成分的獨(dú)特機(jī)會，或許能揭示出很多關(guān)于太陽系外類地行星的多樣性和潛在宜居性的信息，”霍恩說道。

研究人員還將通過 TESS 數(shù)據(jù)尋找其他星球解體的跡象。

“有時候，食物會帶來胃口，我們現(xiàn)在正試圖啟動對這類物體的搜尋，”施波勒說。“這些物體很奇特，信號的形狀會隨著時間而變化，這對我們來說很難找到。但我們正在積極努力。”

編譯自/scitechdaily