过去十年中，有太多的系外行星发现。迄今已确认将近2000枚系外行星 – 太阳系外的行星 – 已确定超过5,000颗候星系外行星。许多这些充满异国情调的世界属于被称为“热木星”的阶级。这些是像木星一样的气体巨人，但是更热，它们的轨道会让它们狂热地靠近它们的恒星。
起初，热的木星被认为是古怪的，因为我们在自己的太阳系中没有类似的东西。但随着越来越多的发现，除了许多其他较小的行星与它们的恒星非常接近地运行外，我们的太阳系开始看起来像真正的错误。
“我们认为我们的太阳系是正常的，但情况并非如此，”加州大学圣克鲁兹分校的天文学家格雷格劳克林说，他是美国宇航局斯皮策太空望远镜研究热木星形成的一项新研究的合着者。
像现在已知的热木星一样普遍，它们仍然笼罩在神秘之中。这些巨大的球体是如何形成的，它们是如何在接近恒星的情况下结束的？
斯皮策望远镜通过观测距离地球190光年的称为HD 80606b的热木星发现了新的线索。这颗行星很不寻常，因为它有一个几乎像彗星一样的偏心轨道，非常接近它的恒星摆动，然后每111天一次又一次地返回更远的距离。人们认为这个星球的一侧在其令人痛苦的近距离接近时会变得比另一侧更热。事实上，当行星最接近它的主恒星时，面向恒星的一侧会迅速升温至华氏2000度以上（1,100摄氏度）。
“随着行星越来越靠近恒星，它会感受到星光或辐射的爆发。大气成为化学反应的大锅，风力远远超过飓风，”斯皮策的合着者劳克林说。研究，在“天体物理学杂志快报”上发表。
人们认为HD 80606b正处于从更远的轨道迁移到更热的木星的典型过程中。热木星形成的主要理论之一认为，当来自附近恒星或行星的引力影响使它们进入更近的轨道时，遥远轨道上的气体巨星变成热的木星。行星从偏心轨道开始，然后，在数亿年的时间里，被认为逐渐稳定在紧密的圆形轨道上。
“这个星球被认为是向内迁移的行为，”剑桥麻省理工学院的Julien de Wit说，他是这项新研究的主要作者。“通过研究，我们能够测试热木星形成的理论。”
斯皮策之前曾在2009年研究过HD 80606b。由于更长的观测时间（85小时）以及斯皮策对系外行星的敏感性的改善，最新观测结果更加详细。
“斯皮策的数据非常纯净，”德威特说。“这次我们能够更长时间地观察这颗行星，让我们更深入地了解它最冷的温度以及它加热，冷却和旋转的速度。”
新研究中提出的一个关键问题是：HD 80606b从偏心轨道迁移到圆形轨道需要多长时间？评估这一点的一种方法是看看这个星球是如何“软弱”的。当HD 80606b被其恒星紧密鞭打时，恒星的引力会挤压它。如果行星更加软弱或更柔韧，它可以更好地将这种引力能量作为热量消散。耗散的热量越多，行星转变为圆形轨道的速度就越快，这一过程称为环化。
“如果你拿一个Nerf球并快速挤压它一堆，你会发现它会变热，”劳克林说。“那是因为Nerf球很擅长将机械能转化为热能。结果它会变软。”
斯皮策的结果表明，HD 80606b在近距离碰撞时受到重力挤压时不会消散太多热量 – 因此不是软化，而是整体上更硬。这表明地球并没有像预期的那样快速环化其轨道，并且可能还需要100亿年或更长时间才能完成。
系外行星HD80606 b的大部分时间都远离它的恒星，但每111天它就会狂热地靠近它。美国宇航局的斯皮策太空望远镜使用红外光测量了行星的极端温度波动。这使天文学家能够模拟其大气层。学分：NASA / JPL-Caltech / MIT / Principia College
“我们开始了解热木星迁移可能需要多长时间，”德威特说。“我们的理论认为不应该花那么长时间，因为我们不会经常看到热木星迁移。”
“我们在这里观察的长时间尺度表明，一个领先的迁移机制可能不像曾经认为的那样有效地形成热木星，”劳克林说。
斯皮策的研究表明，对于热木星形成的竞争理论 – 其中气体巨头形成“原位”或接近它们的恒星，或者在行星形成盘的帮助下平滑地向内旋转 – 可能是优选的。
这项新研究也是第一个测量太阳系恒星运行的系外行星旋转速率的研究。斯皮策观察到行星在其轴上旋转时行星亮度的变化，发现旋转周期为90小时。
“五十年前，我们首次在我们自己的太阳系中测量行星的旋转速率。现在我们对围绕其他恒星运行的行星做同样的事情。这真是太神奇了，”劳克林说。
90小时的旋转速度比HD 80606b预测的慢得多，让天文学家感到困惑，并增加了热木星的持久神秘感。
其他研究作者是：巴尔的摩太空望远镜科学研究所的Nikole Lewis; 伊利诺伊州Elsah Principia学院的Jonathan Langton; 马里兰大学帕克分校德雷克德明; 帕萨迪纳加州理工学院的康斯坦丁·巴蒂金; 和加州大学圣克鲁兹分校的Jonathan Fortney。
美国宇航局位于加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室为美国宇航局科学任务理事会管理斯皮策太空望远镜任务。科学运作在加州理工学院的斯皮策科学中心进行。航天器的运营基于位于科罗拉多州利特尔顿的洛克希德马丁太空系统公司。数据存储在位于加州理工学院红外加工和分析中心的红外科学档案馆。加州理工学院为NASA管理JPL。
摘自：https://www.nasa.gov/feature/jpl/investigating-the-mystery-of-migrating-hot-jupiters
最后更新时间：2017年8月7日
编辑： Martin Perez
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