WASP-12b行星正处在死亡漩涡中–走向某些破坏

一位艺术家创作了这个插图，描绘了灼热的燃气行星WASP-12b及其恒星。由普林斯顿大学领导的天体物理学家团队表明，这颗系外行星正在向其宿主恒星旋转，并在大约三百万年内走向了一定程度的破坏。

由普林斯顿大学领导的天体物理学家团队表明，这颗系外行星正在向其宿主恒星旋转，并在大约三百万年内走向了一定程度的破坏。

地球注定要失败-但不会持续50亿年。随着太阳的膨胀，我们的星球将被烘烤，成为一个红色的巨人，但是位于Auriga星座600光年外的系外行星WASP-12b剩下的时间不到千分之一：相对而言只有300万年。

由普林斯顿大学领导的天体物理学家团队已经证明，WASP-12b正朝着它的宿主恒星旋转，正在走向一定程度的破坏。他们的论文发表在2019年12月27日的《天体物理学杂志快报》上。

WASP-12b被称为“热木星”，它是一个巨大的气态行星，就像我们的邻居木星一样，但是它非常接近自己的恒星，仅在26小时内就绕太阳公转。（相比之下，我们需要365天才能进入轨道，甚至水星是太阳系最内层的行星，也需要88天。）

普林斯顿大学天体物理学教授约书亚·温恩（Joshua Winn）表示：“自1995年发现第一个'热木星'以来（这一发现已获得今年的诺贝尔物理学奖），我们一直想知道这样的行星能生存多长时间？”和该论文的作者之一。“我们非常确定它们不会永远持续下去。行星和恒星之间强烈的引力相互作用应使行星向内旋转并被破坏，但没人能预测这需要多长时间。可能是数百万年，可能是数十亿或数万亿美元。现在，我们已经测量了速率，对于至少一个系统（数百万年），我们有了关于恒星作为流体的行为的新线索。”

问题在于，当WASP-12b绕其恒星运行时，两个物体相互施加引力，像月球在地球上引发的海洋潮汐一样，引发“潮汐”。

在恒星内部，这些潮汐波使恒星略微扭曲并振荡。由于摩擦，这些波崩溃并且振荡消失，这一过程逐渐将行星的轨道能量转换为恒星内部的热量。

与潮汐相关的摩擦力还在行星上施加了重力，从而使行星向内旋转。测量行星轨道收缩的速度可以揭示出恒星消散轨道能量的速度，这为天体物理学家提供了有关恒星内部的线索。

“如果我们能找到更多像WASP-12b这样的行星，它们的轨道正在衰减，我们将能够了解系外行星系统的演化和最终命运，”第一作者，天体物理学的研究生Samuel Yee说。“尽管过去曾对像WASP-12b这样的近距离巨型行星预言过这种现象，但这是我们第一次将这一过程付诸实践。”

做出这一预测的最早的人之一是西北大学的约瑟夫·卡明斯物理学与天文学教授约瑟夫·卡明斯（Frederic Rasio），他没有参与Yee和Winn的工作。拉西奥说：“我们都已经等待了将近25年，才能观察到这种影响。”“短时间尺度对轨道衰减的影响也非常重要。特别是，这意味着必须有更多的热木星已经完全消失。当它们达到罗氏极限（圆形轨道上物体的潮汐破坏极限）时，它们的信封可能会被剥去，露出一个岩石核，看起来就像一个超级地球（或者如果它们可以保留一个，则可能是一个微型海王星）。信封的一部分）。”

Rasio还编辑了《天体物理学杂志快报》，这是新论文出现的期刊。研究人员最初将论文提交给同样由美国天文学会出版的不太负盛名的姊妹期刊，但由于这项研究的“特别重要的意义”，Rasio将其重定向到《 ApJ Letters》。提交给AAS期刊的手稿中提出的主要新发现被认为可以在ApJLetters中发表。“在这种情况下，这很容易。”

WASP-12b是在2008年通过运输方法发现的，在这种方法中，天文学家每次完成一次轨道飞行时，都会观察到一颗恒星亮度的小幅下降。自发现以来，连续下探之间的间隔每年缩短了29毫秒-合著者Kishore Patra于2017年首次提出这一观点，当时他是麻省理工学院的一名本科生。

略微缩短可能表明行星的轨道正在缩小，但还有其他可能的解释：例如，如果WASP-12b的轨道比圆形更椭圆，则轨道周期的明显变化可能是由于轨道方向的变化引起的。

确保轨道是否真正缩短的方法是，观察行星在其恒星后面消失，这就是掩星现象。如果轨道只是在改变方向，实际的轨道周期就不会改变，因此，如果过境发生的速度比预期的快，那么掩星的发生速度就会变慢。但是，如果轨道确实在衰减，则过渡和掩星的时机都应朝同一方向移动。

在过去的两年中，研究人员收集了更多数据，包括使用Spitzer太空望远镜进行的新掩星观测。

Yee说：“这些新数据有力地支持了轨道衰减的情况，使我们能够坚定地说，行星确实正在向其恒星旋转。”“这证实了长期存在的理论预测和间接数据，这些数据表明炽热的木星最终应通过这一过程被销毁。”

温恩说，这一发现将有助于理论家理解恒星的内部工作，并解释与潮汐相互作用有关的其他数据。“它还告诉我们有关木星高温的一生，这可能有助于揭示这些奇怪而出乎意料的行星的形成的线索。”

“ WASP-12b的轨道正在衰减”，作者：Samuel W. Yee，Joshua N. Winn，Heather A. Knutson，Kishore C.Patra，Shreyas Vissapragada，Michael M. Zhang，Matthew J. Holman，Avi Shporer和Jason T赖特（Wright）出现在2019年12月27日的《天体物理学杂志》（Astrophysical Journal）中。

这项研究得到了普林斯顿大学，海辛-西蒙斯基金会，美国国家航空航天局太阳能系统NNX14AD22G，宾夕法尼亚州立大学，埃伯里科学学院和宾夕法尼亚州太空拨款联合会的支持。作者希望认识到并认可毛纳基亚峰会在夏威夷土著社区中一直具有的非常重要的文化作用和崇敬精神：“我们很幸运有机会从这座山上进行观测。”

参考：Samuel W. Yee，Joshua N. Winn，Heather A. Knutson，Kishore C. Patra，Shreyas Vissapragada，Michael M. Zhang，Matthew J. Holman，Avi Shporer和Jason T撰写的“ WASP-12b的轨道正在腐烂”。赖特，2019年12月27日，《天体物理学杂志快报》。
10.3847 / 2041-8213 / ab5c16