距離地球870光年外,一顆編號為TOI-2109b的系外行星正經(jīng)歷著驚心動(dòng)魄的生存危機(jī)。這顆質(zhì)量達(dá)木星五倍的巨型氣態(tài)行星,因與母恒星距離過近,公轉(zhuǎn)周期僅16小時(shí),成為天文學(xué)界研究行星軌道衰變的"天然實(shí)驗(yàn)室"。科學(xué)家通過長期觀測發(fā)現(xiàn),其軌道正以每三天縮短10秒的速度向恒星螺旋靠近,這顆"熱木星"的命運(yùn)牽動(dòng)著全球天文學(xué)家的神經(jīng)。
麥考瑞大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)通過整合NASA凌日系外行星勘測衛(wèi)星(TESS)和歐航局基奧普斯項(xiàng)目的觀測數(shù)據(jù),構(gòu)建出這顆行星自2010年以來的完整運(yùn)動(dòng)軌跡。研究負(fù)責(zé)人指出:"在已知5000多顆系外行星中,熱木星僅占0.2%,而TOI-2109b與恒星的距離比同類行星更近。對比太陽系中水星88天的公轉(zhuǎn)周期,這顆巨行星的生存環(huán)境堪稱極端。"
科學(xué)家提出三種可能的結(jié)局模型:最戲劇性的場景是行星在引力作用下直接墜入恒星,產(chǎn)生類似2020年觀測到的ZTF SLRN-2020事件那樣的耀斑;第二種可能是行星在潮汐力作用下被撕扯成橄欖球狀結(jié)構(gòu),最終解體;第三種轉(zhuǎn)機(jī)則源于光蒸發(fā)效應(yīng)——持續(xù)的高能輻射剝離行星大氣層,當(dāng)剩余巖質(zhì)核心質(zhì)量低于臨界值時(shí),可能逃過被吞噬的命運(yùn),演化為類似天王星大小的"超級地球"。
研究團(tuán)隊(duì)特別關(guān)注光蒸發(fā)機(jī)制的臨界點(diǎn)計(jì)算。當(dāng)行星質(zhì)量因大氣剝離縮減至原質(zhì)量的五分之一以下時(shí),其洛希極限會向恒星方向收縮,這為行星逃逸提供了理論可能。目前觀測數(shù)據(jù)顯示,TOI-2109b的大氣層正在以每秒數(shù)萬噸的速度流失,但能否在墜入恒星前完成核心固化仍需持續(xù)監(jiān)測。
這項(xiàng)發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志》的研究不僅刷新了人類對熱木星演化路徑的認(rèn)知,更為理解恒星-行星相互作用機(jī)制提供了關(guān)鍵案例。研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃在未來五年內(nèi)啟動(dòng)專項(xiàng)觀測計(jì)劃,通過光譜分析追蹤行星大氣成分變化,同時(shí)利用引力微透鏡效應(yīng)精確測量行星質(zhì)量損失速率,這些數(shù)據(jù)將直接驗(yàn)證現(xiàn)有理論模型的準(zhǔn)確性。











