使用TESS(過(guò)渡系外行星調(diào)查衛(wèi)星)數(shù)據(jù)的天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了它不應(yīng)該存在的行星:在它的恒星最近是紅色巨星的時(shí)候所處的空間。
TESS使用星震學(xué)檢查恒星。它可以測(cè)量恒星的微小振動(dòng),從而為其內(nèi)部結(jié)構(gòu)提供線(xiàn)索。這些線(xiàn)索對(duì)于其他類(lèi)型的觀察是隱藏的,例如亮度和表面溫度。在一項(xiàng)新發(fā)表的研究中,作者檢查了兩個(gè)紅色巨星:HD 212771和HD203949。這是對(duì)已知擁有行星的恒星進(jìn)行的首次星震學(xué)研究。
該論文的標(biāo)題是“已知的紅色巨型主恒星HD 212771和203949的TESS立體地震學(xué)”。該論文的主要作者是葡萄牙波爾圖大學(xué)的Tiago Campante。Campante在新聞稿中解釋了TESS的力量如何幫助作者研究這些恒星:“ TESS的觀測(cè)結(jié)果足夠精確,可以測(cè)量恒星表面的輕微脈動(dòng)。這兩顆相當(dāng)進(jìn)化的恒星也承載著行星,為研究行星系統(tǒng)的演化提供了理想的試驗(yàn)臺(tái)。”
盡管星震學(xué)是關(guān)于了解恒星的,但它也有助于天文學(xué)家系外行星的飛行。在他們的論文中,作者說(shuō):“……星震學(xué)正在對(duì)現(xiàn)代天體物理學(xué),尤其是系外行星科學(xué)領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。通過(guò)星震學(xué)對(duì)系外行星恒星進(jìn)行表征可以實(shí)現(xiàn)其行星絕對(duì)特性無(wú)與倫比的精度。
在他們的研究中,科學(xué)家使用星震學(xué)測(cè)量了兩顆恒星的大小,質(zhì)量和年齡。然后他們專(zhuān)注于HD 203949以確定其進(jìn)化狀態(tài)。他們發(fā)現(xiàn)繞行星運(yùn)行的系外行星處于一個(gè)奇怪的位置。HD 203949離開(kāi)了它的紅色巨星相,但是這個(gè)名為HD 203949 b的星球占據(jù)了一個(gè)在恒星的紅色巨星相中被吞噬的軌道。
研究小組認(rèn)為,紅色巨人階段結(jié)束后,系外行星不是通過(guò)被恒星膨脹的包殼所吞噬而生存,而是通過(guò)潮汐相互作用將其拉近與恒星的距離。
華威大學(xué)物理系的Dimitri Veras博士是其中的合著者之一。韋拉斯博士說(shuō):“我們確定了這顆行星如何到達(dá)其當(dāng)前位置,并確定了該行星是否必須在紅巨星恒星包殼內(nèi)的吞噬中幸存下來(lái)。這項(xiàng)工作為行星的母恒星開(kāi)始死亡提供了新的生存方法,甚至可能揭示了潮汐物理的新方面。”
這似乎是一個(gè)矛盾。根據(jù)我們對(duì)恒星演化狀態(tài)的了解,它應(yīng)該吞沒(méi)并摧毀了這顆行星附近的所有行星。這個(gè)星球是一個(gè)氣體巨人,比木星重約8倍。那是一個(gè)巨大的星球,但這并不重要。當(dāng)恒星以紅色巨星相膨脹時(shí),它會(huì)迅速摧毀陷入該膨脹的所有行星。但是,行星在那里,意味著其他事情正在發(fā)生。
同樣來(lái)自波爾圖大學(xué)的Vardan Adibekyan是該論文的合著者。阿迪貝克揚(yáng)說(shuō):“這項(xiàng)研究完美地證明了恒星和系外天體物理學(xué)是如何聯(lián)系在一起的。恒星分析似乎表明,恒星太進(jìn)化了,以至仍無(wú)法在如此“短”的軌道距離上承載行星,而從系外行星的分析中,我們知道行星在那里!”
在其他太陽(yáng)系中,我們看到氣體巨人非??拷阈?。它們被稱(chēng)為“熱木星”,人們認(rèn)為它們不可能在那里形成。太陽(yáng)風(fēng)和恒星的輻射會(huì)阻止氣體在該位置聚結(jié)并形成行星。在太陽(yáng)系的整個(gè)生命周期中,這些氣體巨星會(huì)在整個(gè)太陽(yáng)系中遷移,有時(shí)繞其恒星更近,有時(shí)甚至更遠(yuǎn)。這就是我們使用木星的太陽(yáng)系可能發(fā)生的情況,也可能是HD 203949和HD 203949 b發(fā)生的情況。
但是,很多科學(xué)家不知道該過(guò)程如何發(fā)揮作用以及如何驅(qū)動(dòng)它。這有點(diǎn)兩難。
“這一科學(xué)難題的解決方案隱藏在一個(gè)簡(jiǎn)單的事實(shí)中,即恒星及其行星不僅形成,而且一起發(fā)展。在這種特殊情況下,地球設(shè)法避免了吞噬。”阿迪貝克揚(yáng)說(shuō)。