藝術家對超高溫木星的印象。來源：uux.cn美國國家航空航天局、歐空局和G.培根
（神秘的地球uux.cn）據《今日宇宙》（Laurence Tognetti）：超高溫木星（UHJ）是宇宙中最迷人的天體之一，被歸類為軌道周期小於約三天，白天溫度超過1930°C（3500°F），因為大多數木星都與母恒星潮汐鎖定。
但是，這些極為接近的軌道會導致UHJ的軌道衰減，最終導致它們被恒星吞噬嗎？還是一些軌道可以長期運行而不必擔心？這是最近一項發布在arXiv預印本服務器上並被《行星科學雜誌》接受的研究所希望解決的問題。
國際研究人員團隊調查了幾顆UHJ的潛在軌道衰變，這不僅有助於天文學家更好地了解UHJ，而且有助於了解係外行星的形成和演化。
在這裏，我們與該研究的主要作者、行星科學研究所的高級科學家Elisabeth Adams博士討論了這項研究，討論了該研究背後的動機、重要結果、後續研究，以及研究UHJ和UHJ軌道衰變的重要性。
那麽，這項關於UHJ軌道衰變的研究背後的動機是什麽？
“自從第一顆係外行星51 Peg b aka Dimidium被宣布進入為期4天的軌道以來，科學家們一直對這些巨型行星的長期穩定性深感擔憂，”亞當斯博士告訴《今日美國宇宙》。
“我們早就知道，木星大小的物體不可能存在軌道短於約19小時的物體（這是羅氏極限），但即使是軌道隻有幾天的巨行星，從長遠來看也是不穩定的，因為潮汐力會無情地導致它們的軌道衰變。最大的未知數是什麽是‘長期’：行星會在恒星仍在主序星上時衰變嗎？還是這個過程需要很長時間，恒星會首先死亡？”
在這項研究中，研究人員使用地麵和天基望遠鏡的組合，對43個軌道周期從0.67天（TOI-2109 b）到3.03天（TrES-1 b）的UHJ進行了恒星光度測定和係外行星光曲線分析，目的是確定它們的軌道周期變化率（即增加軌道周期或減少軌道周期[軌道衰變]），單位為每年毫秒（ms/yr）。
這項研究由之前測量的和新的淩日光曲線數據組成，團隊進行了一些計算，以確定43個UHJ中每個UHJ的軌道周期變化率。此外，本研究的43個UHJ中，超過一半的UHJ具有超過十年的觀測數據，其中一個數據超過20年（WASP-18 b為32年）。那麽，這項研究最重要的結果是什麽？
亞當斯博士告訴《今日告訴》：“有趣的是，這項研究不僅沒有發現任何新的軌道衰變案例，而且我們開始看到軌道衰變所需的時間有幾個數量級的差異。
“衰變行星的兩種最佳情況（WASP-12 b和開普勒-1658 b）的衰變速度是我們周圍沒有發現的行星（例如，WASP-18 b、WASP-19b和KELT-1b）衰變速度的10–1000倍以上；如果後一種行星的衰變速度和WASP-12 b一樣快，我們現在肯定已經探測到了。”
如前所述，這項全麵的研究有助於確定關於UHJ軌道衰變的新信息，特別是與大多數UHJ缺乏軌道衰變有關的信息，這意味著一些軌道可能會長期穩定，盡管它們的軌道非常靠近各自的母恒星。
此外，它還幫助挑戰了之前與某些超高J軌道衰變有關的測量，這可以幫助天文學家更好地了解超高J在整個宇宙中的形成和演化。因此，鑒於研究的全麵性，目前正在進行或計劃進行哪些後續研究？
亞當斯博士說：“我們隻需要繼續尋找！這篇論文是我們調查的第一篇論文，隻涵蓋了大約一半的已知UHJ，其中更多的UHJ一直在被發現；在我們的目標中，有一半的UHJ還沒有被觀察到足夠長的時間，或者沒有足夠的淩日，無法判斷是否正在發生非常快速的軌道衰變。對於其他目標，我們可能隻需要再觀察幾年，或者幾十年。”。
“理論家們也在努力解釋恒星的年齡和結構如何導致不同的衰變率，盡管理論模型之間的高度不確定性是我喜歡能夠憑經驗測量衰變率的原因。”
研究軌道衰變對於更好地了解兩個天文物體是否以及何時會相互碰撞至關重要，包括一顆行星及其衛星（通常是月球）、一顆恒星與繞其運行的另一顆行星或彗星（導致後者被焚燒）、一顆星與另一顆恒星（導致引力波或伽馬射線爆發）以及任何繞彼此運行的天文物體（雙星係統）。
對地球來說，測量軌道衰變對於了解人造衛星何時會在地球大氣層中燃燒至關重要。但是，關於係外行星，研究UHJ的軌道衰變的重要性是什麽？它們是否僅限於UHJ？
亞當斯博士說：“潮汐衰變對大行星來說是最重要的。”。“令人震驚的是，地球大小的行星在短至4小時的軌道上被發現，但據預測，它們在數十億年內都是潮汐穩定的。（我之前發表過關於這些較小的超短周期行星的研究。）行星越大，離恒星越近，潮汐效應就越強，軌道衰減得越快。”
UHJ被非正式地指定為“熱”木星的一個子類。與這項研究一樣，過去的UHJ也使用地麵和天基望遠鏡的組合進行了檢查。正如亞當斯博士所指出的，這項研究檢查了大約一半的已知UHJ，這意味著宇宙中大約有100個已知UHJ。
同樣值得注意的是，大多數UHJ都與母恒星潮汐鎖定，這意味著一側在恒星的整個軌道上持續麵向恒星，白天灼熱的溫度導致分子在夜晚分解和重組。這些特征使超高壓Js成為有待研究的最有趣、最神秘的天文物體。但是，總體而言，研究UHJ的重要性是什麽？
亞當斯博士說：“超高溫木星使我們能夠測量恒星的基本特性（潮汐質量因子，它決定了衰變率）。”。“通過對它們的過去和未來進行建模，我們可以完善我們關於行星形成和遷移的理論。其中一些可能也正在失去大氣層，這是我們可以尋找的。”。
“它們也是最容易觀測的行星之一，因為它們又大又熱，靠近恒星，是高精度觀測（例如JWST的大氣研究）和外聯活動的絕佳目標（對於擁有像樣望遠鏡的感興趣的業餘愛好者來說，它們是絕佳目標）。”
這項研究正值美國國家航空航天局和世界各地的其他航天機構繼續以驚人的速度發現係外行星之際，截至本文撰寫之時，美國國家航空宇航局已確認的係外行星數量為5630顆。在這個數字中，有1805個被歸類為氣態巨行星（土星或木星大小），其中無數的氣態巨行星在短短幾天或更短的時間內圍繞母恒星運行。
隨著我們對係外行星的理解不斷擴大，我們對UHJ的理解也將不斷擴大，包括它們的形成和演化，以及它們母恒星的形成和進化。
亞當斯博士說：“我研究係外行星的座右銘是期待意想不到的事情。”。“即使經過三十年的觀測，我們仍不斷在意想不到的地方發現行星在做奇怪的事情，然後我們通過弄清楚它們在做什麽以及為什麽，了解了很多關於宇宙的知識。這絕對讓你保持警覺！”
(责任编辑：王鐵峰)
