麻省理工學(xué)院的天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一個(gè)引人注目的天文奇觀：一顆水星大小的系外行星在危險(xiǎn)地靠近其恒星運(yùn)行時(shí)正在迅速瓦解。這顆小型巖石熔巖星球每30.5小時(shí)就會(huì)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(shí)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(cè)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(cè)這顆瀕臨死亡的行星提供了難得的機(jī)會(huì)。

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(yáng)距離的二十分之一。它只需30.5小時(shí)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(guò)程中，它損失了大量的巖石物質(zhì)，并不斷蒸發(fā)。

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

研究人員利用美國(guó)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(xiàng)任務(wù)，旨在監(jiān)測(cè)附近恒星的亮度短暫下降，這些信號(hào)可能預(yù)示著有行星從其恒星前方經(jīng)過(guò)。此次觀測(cè)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(hào)來(lái)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(zhǎng)長(zhǎng)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(zhǎng)達(dá) 900 萬(wàn)公里，大約是該行星整個(gè)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(huì)脫落相當(dāng)于一座珠穆朗瑪峰的物質(zhì)?？紤]到它的質(zhì)量很小，按照這樣的速度，研究人員預(yù)測(cè)，這顆行星可能在大約100萬(wàn)到200萬(wàn)年后完全解體。

“我們很幸運(yùn)，在它真正消失的時(shí)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(shuō)道，“它就像是在最后一口氣?！?/p>

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(bào)》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(lái)自其他多個(gè)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(lái)沒(méi)在尋找這種行星，”洪說(shuō)?！拔覀冎皇窃谶M(jìn)行典型的行星探測(cè)，我偶然發(fā)現(xiàn)了這個(gè)非常不尋常的信號(hào)?！?/p>

繞行系外行星的典型信號(hào)看起來(lái)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(guò)，并暫時(shí)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(cè)到的模式不同。雖然凌日現(xiàn)象每30.5小時(shí)出現(xiàn)一次，但亮度需要更長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)正常，這表明一個(gè)長(zhǎng)長(zhǎng)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(huì)發(fā)生變化，這表明從恒星前方經(jīng)過(guò)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(zhǎng)尾彗星，”洪解釋道?！爸徊贿^(guò)，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(wú)法長(zhǎng)期存在。然而，從行星表面蒸發(fā)出來(lái)的礦物顆?？梢酝Ａ糇銐蜷L(zhǎng)的時(shí)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(jì)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(shí)，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(zhǎng)長(zhǎng)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(duì)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(gè)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(huì)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(shuō)，“這是一個(gè)失控的過(guò)程，對(duì)地球的影響只會(huì)越來(lái)越大?！?/p>

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(yáng)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(guó)宇航局開(kāi)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(zhǎng)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(duì)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(guó)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(cè)，該望遠(yuǎn)鏡可以通過(guò)識(shí)別其吸收的紅外光顏色來(lái)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(duì)BD+05 4868 Ab進(jìn)行觀測(cè)?！斑@將是一個(gè)直接測(cè)量巖石行星內(nèi)部成分的獨(dú)特機(jī)會(huì)，或許能揭示出很多關(guān)于太陽(yáng)系外類地行星的多樣性和潛在宜居性的信息，”霍恩說(shuō)道。

研究人員還將通過(guò) TESS 數(shù)據(jù)尋找其他星球解體的跡象。

“有時(shí)候，食物會(huì)帶來(lái)胃口，我們現(xiàn)在正試圖啟動(dòng)對(duì)這類物體的搜尋，”施波勒說(shuō)?！斑@些物體很奇特，信號(hào)的形狀會(huì)隨著時(shí)間而變化，這對(duì)我們來(lái)說(shuō)很難找到。但我們正在積極努力?！?/p>

編譯自/scitechdaily