美国宇航局凌日系外行星勘测卫星TESS研究团队发现运行“最快”的热木星TOI

美国宇航局凌日系外行星勘测卫星TESS研究团队发现运行“最快”的热木星TOI-2109b
（神秘的地球uux.cn报道）据中国科学报（辛雨）：迄今为止科学家发现的最令人困惑的行星是“热木星”—— 一个巨大的气体星球，大小与木星差不多，美国可以在10天内围绕着自己的宇航S研恒星完成一次公转。科学家已经在太阳系外发现了约400颗热木星，局凌究团但它们仍是日系热木行星科学中最大的未解之谜之一。
近日，外行美国宇航局（NASA）凌日系外行星勘测卫星（TESS）研究团队发现了运行“最快”的星勘星T现运行的星热木星之一，它的测卫质量约为木星的5倍，可以在短短16小时内围绕其恒星旋转一周，最快其轨道是美国目前已知的气体巨星中最短的。相关研究结果11月23日发表于《天文学杂志》。宇航S研
2020年5月13日，局凌究团TESS开始观测TOI-2109。日系热木这是外行一颗位于大力神星座南部的恒星，距离地球约855光年。星勘星T现运行的星在近一个月的时间里，该航天器收集了恒星光线的测量数据。TESS团队随后分析了凌日现象。数据进一步证实，TOI-2109确实拥有一颗每16小时经过一次的天体。
该团队将信息分享至天文学界，接下来的一年，多个地面望远镜跟进，在一定的频带范围内进行更近距离的观察。这些观测结合TESS的初步探测，证实了凌日天体是一颗热木星，被命名为TOI-2109b。
通过分析各种光学和红外波长的测量结果，该团队确定TOI-2109b的质量约为木星的5倍，非常接近其恒星，距离约150万英里。通过观察这颗行星在可见光和红外波长下从其恒星后面经过的过程，研究人员估计TOI-2109b日面温度约为3500开尔文，接近6000华氏度，是迄今为止探测到的温度第二高的行星。
从性质来看，天文学家认为TOI-2109b正在“轨道衰变”过程中，也就是盘旋着进入它的恒星。根据观测到的系统特性估计，TOI-2109b正以每年10~750毫秒的速度旋转进入其恒星，比迄今为止观测到的任何热木星都快。据预测，这是由其极短的轨道导致的。
“如果幸运的话，在一两年内，我们就可能探测到这颗行星是如何靠近其恒星的。”论文作者、NASA戈达德太空飞行中心Ian Wong表示，“我们在有生之年不会看到它落入恒星，但再过1000万年，这颗行星可能就不存在了。”
Wong说：“像TOI-2109b这样的超热木星构成了最极端的系外行星子类。我们才刚刚开始了解它们大气中发生的一些独特的物理和化学过程，而在太阳系中并没有类似的过程。”
论文共同作者、麻省理工学院Kavli天体物理和空间研究所的科学家Avi Shporer说：“我们还处于尝试回答超热木星问题的最初阶段。”
研究人员希望在不久的将来用更强大的工具观测TOI-2109b，包括哈勃太空望远镜和即将发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜。更详细的观察可以揭示热木星落入其恒星时所经历的情况。
相关论文信息：https://doi.org/10.3847/1538-3881/ac26bd
相关报道：天文学家发现一颗炽热的巨行星 只需16个小时就能绕其恒星公转一周
（神秘的地球uux.cn报道）据cnBeta：水星是我们太阳系中的速度冠军，它每88天围绕太阳运行一次，其平均速度为47公里/秒。它与太阳的平均距离为5800万公里（3600万英里），它的速度如此之快，所以以翼足之神命名。但是，如果不是水星，而是木星离太阳最近呢？如果木星比水星更接近太阳，而且温度高得多呢？
在大约855光年外的一个遥远的太阳系中，有一颗行星让水星看起来像是太阳的一个缓慢、冰冷、遥远的邻居。这颗行星绕着它的恒星运行的时间只有16个小时，这使它成为有史以来测量的最短轨道之一。在这样的距离和速度下，加上该行星极高的表面温度，它是迄今为止发现的最奇特的行星之一。
这颗行星的名字是TOI-2109b，它被天文学家称为"超热木星"。热木星是气态巨行星，它们的轨道离恒星特别近，表面温度非常高。超热木星甚至更加极端。它们的表面温度高于2200开尔文（1900摄氏度，3500华氏度）。天文学家估计，TOI-2109 b的日面温度大于3500开尔文（3225摄氏度，5840华氏度），和一些小恒星一样热。
发表在《天文学杂志》上的一篇新论文介绍了这一发现。这篇论文的标题是"TOI-2109。一个在16小时轨道上的超热气体巨人"。主要作者是Ian Wong，目前在美国宇航局戈达德太空飞行中心工作，但在这项研究期间是麻省理工学院的博士后。
NASA的TESS（凌日系外行星探测卫星）在2020年5月发现了这颗行星。TESS在5月13日开始观察它，并持续观察了近一个月。在接下来的一年里，多个地面观测站以不同的波长进行了后续观测。所有这些观测结果都证实，TOI-2109b是一颗罕见的、不寻常的行星。
研究报告的共同作者、麻省理工学院Kavli天体物理学和空间研究所的Avi Shporer说："一切都与它是一颗行星相一致，我们意识到我们有一些非常有趣和相对罕见的东西。"
TOI-2109 b的16小时轨道周期是迄今为止测量到的最短的气态巨行星。(该行星的质量比我们的木星大五倍，它围绕着一颗F型恒星运行，质量比我们的太阳大1.5倍。很难想象这种安排对同一系统中的任何观测者来说会是什么样子。)
这颗行星之所以这么热，是因为它距离其恒星平均只有240万公里（150万英里）。它可能像其他热木星和超热木星一样被潮汐锁定在其恒星上。极高的日面温度可以将分子撕裂成其组成的原子。理论模型显示，这可能发生在分子氢上。如果夜晚的一侧温度明显较低，那么氢气就可以再次结合成分子。
一个月的TESS观测意味着研究小组可以观察到这颗行星围绕其恒星运行的情况。他们观察了二次日食--当一颗行星在其恒星后面经过时，有多个波长。这帮助他们确定白天的温度可能超过3500K。但研究人员并不确定夜间会发生什么，因为TESS不够敏感。如果分子氢在白天被撕碎，在夜间重新结合的反应过程是真的，那么这可能有助于在大气中更有效地混合温度，并可能意味着温度没有那么极端。
研究人员发现，TOI-2109b正以每年约10至750毫秒的速度缓慢地螺旋式进入恒星。天文学家已经发现了其他的热木星，它们的轨道衰变将它们吸引到它们的恒星中，但是没有任何东西能像这个一样快。
TOI-210 b的极端性质有助于确认超热和热木星作为最极端类型的系外行星之一的地位。更强大的望远镜将揭示这颗行星的更多性质，研究小组希望哈勃能够与即将发射的詹姆斯-韦伯太空望远镜一起研究它。观察当这颗行星越来越接近恒星时会发生什么，对天文学家来说特别有趣。

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