使用TESS(過渡系外行星調(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候所處的空間。
TESS使用星震學(xué)檢查恒星。它可以測量恒星的微小振動,從而為其內(nèi)部結(jié)構(gòu)提供線索。這些線索對于其他類型的觀察是隱藏的,例如亮度和表面溫度。在一項新發(fā)表的研究中,作者檢查了兩個紅色巨星:HD 212771和HD203949。這是對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的觀測結(jié)果足夠精確,可以測量恒星表面的輕微脈動。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臺。”
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:“……星震學(xué)正在對現(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。通過星震學(xué)對系外行星恒星進(jìn)行表征可以實現(xiàn)其行星絕對特性無與倫比的精度。
在他們的研究中,科學(xué)家使用星震學(xué)測量了兩顆恒星的大小,質(zhì)量和年齡。然后他們專注于HD 203949以確定其進(jìn)化狀態(tài)。他們發(fā)現(xiàn)繞行星運行的系外行星處于一個奇怪的位置。HD 203949離開了它的紅色巨星相,但是這個名為HD 203949 b的星球占據(jù)了一個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,系外行星不是通過被恒星膨脹的包殼所吞噬而生存,而是通過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:“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。這項工作為行星的母恒星開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。”
這似乎是一個矛盾。根據(jù)我們對恒星演化狀態(tài)的了解,它應(yīng)該吞沒并摧毀了這顆行星附近的所有行星。這個星球是一個氣體巨人,比木星重約8倍。那是一個巨大的星球,但這并不重要。當(dāng)恒星以紅色巨星相膨脹時,它會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。
同樣來自波爾圖大學(xué)的Vardan Adibekyan是該論文的合著者。阿迪貝克揚說:“這項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!”
在其他太陽系中,我們看到氣體巨人非??拷阈?。它們被稱為“熱木星”,人們認(rèn)為它們不可能在那里形成。太陽風(fēng)和恒星的輻射會阻止氣體在該位置聚結(jié)并形成行星。在太陽系的整個生命周期中,這些氣體巨星會在整個太陽系中遷移,有時繞其恒星更近,有時甚至更遠(yuǎn)。這就是我們使用木星的太陽系可能發(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)家不知道該過程如何發(fā)揮作用以及如何驅(qū)動它。這有點兩難。
“這一科學(xué)難題的解決方案隱藏在一個簡單的事實中,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。”阿迪貝克揚說。