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宇宙中是否存在我們不知道的行星

生活 更新时间:2025-04-27 04:41:16

就算見過再多奇葩的行星,在觀測到WASP-12b的時候,科學家們還是忍不住驚歎道:“好家夥!”

宇宙中是否存在我們不知道的行星(宇宙最黑行星将墜毀在恒星上)1

2008年,科學家們通過淩日法觀測到了這顆行星,到今天已經有12年的時間了。在這12年的時間裡,它所經曆的一些微弱變化可以被科學家捕捉到,幫助我們更加了解這個神奇的世界。在最近的研究中,科學家們得出結論:這顆行星就要完蛋了。

首先,咱們來了解了解這顆行星。

WASP-12b

WASP-12b距離我們大約1410光年,圍繞着一顆比太陽稍微大一點的黃矮星公轉。WASP-12b本身也很巨大,比太陽系最大的行星木星還要大40%的直徑,質量也是木星的1.7倍。這是木星和WASP-12b的對比示意圖——

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什麼?你說圖片有問題看不清?不,這張圖沒畫錯,這是根據科學家的研究成果畫出最接近真實情況的WASP-12b。研究表明,這顆行星可以吸收94%來自宿主恒星的光,隻能反射出6%,比木炭、瀝青還黑。相比之下,地球反射的太陽光超過了30%。因此,迄今為止,WASP-12b仍是已知最黑的行星。

本來吸熱效率就高,WASP-12b還非常靠近宿主恒星。觀測結果表明,它的軌道半長軸隻有0.023個天文單位,也就是大約343萬公裡,還不到太陽系最内側行星——水星半長軸的10%。因此,WASP-12b的公轉周期也非常短,隻需要26.2個小時就能完成一圈公轉。由于和宿主恒星距離太近,WASP-12b表面的溫度也非常驚人,可以達到2250℃!在它的表面,連鋼鐵都能融化!

下面這張圖的比例也沒有失真,由于距離太近,宿主恒星的強大潮汐力已經将它拉扯成了橄榄球狀。

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目前來說,我們的行星形成模型裡不支持像WASP-12b這樣的熱木星存在,因為每一顆恒星都具有強大的引力、輻射和恒星風,其中任何一條因素都足以将附近試圖形成的行星扼殺在搖籃中,驅散其原料。然而實際情況是,科學家們已經在宇宙中發現了數百顆如此靠近宿主恒星的氣體巨星,這始終是科學家們無法解答的一個問題。

悲劇的命運

WASP-12b也是氣體行星,在如此高溫的條件下,熱脹冷縮的現象尤為明顯,所以它顯得非常蓬松,密度也比木星小得多。再加上距離如此之近,所以它的氣體一直在被宿主恒星掠奪因而變得越來越小。

可惜的是,WASP-12b甚至都堅持不到自己的氣體被完全吞噬。科學家發現,它的軌道正在變得越來越小。也就是說,它正在一點點地靠近宿主恒星,并且未來将會徹底失控,墜毀在宿主恒星上!

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在這麼多神奇的條件下,科學家們也不得不對WASP-12b倍加關注。由于它的公轉周期隻有26個小時,科學家每個月都能觀測到至少27次淩日現象,從而獲取豐富的數據。尤其是從2008年到現在,在12年的歲月裡,許多原本很微弱的變化也被放大,最終引起了科學家們的注意。

到了2017年,科學家發現了它淩日時的一些問題。和最早期的公轉周期數據相比,似乎縮短了1秒鐘。

掩星

科學家首先提出假設,這可能是它軌道方向發生變化所導緻的。

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于是,來自普林斯頓大學的Samuel Yee帶領着他的團隊對這個問題進行了驗證。驗證方法是:如果這種周期的變化的确來自于軌道方向的改變,那麼當它運行到宿主恒星另一側(即掩星)時,時間也會有所延遲。由于系外行星也會反射宿主恒星的光,所以當系外行星被宿主恒星遮擋時,沒有這部分反射的光,整個系統的光線會略微變暗,這就是科學家判斷系外行星出現掩星的根據。

說起來簡單,做起來難。畢竟WASP-12b是宇宙中最暗的行星之一,即使不被掩星,也反射不了多少光。所以就算躲在宿主恒星背後,整個系統變暗的程度也幾乎為0,很難發現。

好在,由于溫度非常高,WASP-12b在紅外波段還是非常顯眼的。在超高溫度下,氫氣分子甚至會被分解成氫原子,以至于其大氣層的表現竟然和一顆恒星有些類似。而衆所周知,紅外線可以反映出物體的溫度,因此研究人員利用NASA的斯皮策太空望遠鏡對WASP-12b進行了觀測。即便如此,在16個公轉周期中,他們也隻發現了4次掩星帶來的微弱變化,好在這個數據也足夠研究了。

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将要墜毀的行星

數據表明,這四次掩星和淩日是對應的,因此數據可靠。他們分析後發現,掩星的周期也在縮短,大約每年29毫秒。這意味着,WASP-12b正在逐漸靠近自己的宿主恒星。也就是說,在未來,它将會墜毀在恒星上,煙消雲散!

計算結果表明,大概325萬年後,WASP-12b就會迎來自己的末日。在宇宙時間的尺度下,幾百萬年的确隻算得上是一眨眼的時間。看起來,留給WASP-12b的時間不多了。

更加遺憾的是,最新研究結果表明,WASP-12b滅亡的日子還要更加提前。康奈爾大學的Jake Turner帶領着自己的團隊利用NASA的淩日外行星勘測衛星(TESS)在2019年12月24日至2020年1月20日對WASP-12b進行了觀測,一共記錄了21次淩日。雖然TESS不足以觀測到掩星,但該團隊還是能夠通過建模,實現拟合。

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結果顯示,WASP-12b軌道的衰減速度要比以往的研究快一些,每年會縮短32.53毫秒。按照這個數據來計算,隻需要大約290萬年的時間,WASP-12b就會墜毀在宿主恒星上。而且,在墜毀之前,恐怖的潮汐力就會将它撕成碎片,灰飛煙滅。

可憐的WASP-12b,質量是木星的1.7倍,卻要面臨被恒星吞噬的命運。看起來,還是木星這樣的位置比較安全。如果距離宿主恒星太近,就算再巨大,命運也不會太好……

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