人类物种永生之路在何方？系外行星演化史来帮忙

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原作：Evan Gough

翻译：郑修肸

校译：何永强 涂天宇

编排：邱煜欣

后台：库特莉亚芙卡 李子琦 胡永葳 董腾晨

原文链接：https://www.universetoday.com/154089/these-newly-discovered-planets-are-doomed/

号外！号外！天文学家又双叒叕发现三颗系外行星啦！不过这一发现也可能仅仅是昙花一现。这三颗行星都各自在一个独立的“太阳系”中，每颗行星的轨道都非常接近其主星。这还没完，它们各自的主星还都在老去。

于是乎，这三颗就成了被上帝诅咒的行星。

在过去几年和几十年中，通过TESS（凌星系外行星巡天卫星）和其他行星搜寻任务，我们发现了成千上万颗系外行星。系外行星的种类繁多，从位于恒星宜居带的类地行星到炽热得铁都会蒸发变成雨的行星。

但这三颗系外行星有一些共同之处。它们的轨道周期非常短，是在亚巨星或巨星周围发现的最短轨道之一。对于这样的行星来说，其结局是命中注定的：它们将向它们的主星不断内旋，最终被“太阳”吞噬。

一个研究小组在一篇题为《TESS巨星凌巨星II：围绕演化晚期恒星公转的热木星》的新论文中介绍了这一冷酷的事实。《天文学报》审阅接纳了这篇论文，该论文已经刊登在预印网站www.arxiv.org上。

这一发现听起来可能令人毛骨悚然：三颗命中注定的行星将向内盘旋,奔向死亡；同时它们的主星也离开主序阶段慢慢走向死亡。但这可能会让你对这项发现产生误解，相反，你可以把它想象成行星考古学。

“这些发现对于理解系外行星的一个新前沿至关重要：行星系统随时间演化的过程。”，Grunblatt在一篇新闻稿中说，“这些观测提供了一个新的契机，我们可以在行星的主星吞噬它们之前，观察到它们 ‘星生’的最后阶段。”

这三颗行星学名分别是TOI-2337b、TOI-4329b和TOI-2669b；TOI代表由TESS所观测到，数字代表其主恒星；“b”表示每个行星系统中离恒星最近的行星。

此图为处理后的TESS可视化数据。每幅子图的处理方式不同，但每个子图显示的总体结果相同。在这项研究中，附近的一颗恒星污染了来自TOI-4329的恒星通量数据，因此研究人员使用三种不同方式处理的数据来强化他们的结果。TESS收集了2.9天的观察数据。

图片来源：Grunblatt等人（2022年）

这三颗行星都是气态巨行星，类似于我们太阳系中的木星。天文学家在一次寻找围绕演化晚期的主恒星运行的新行星的巡天中发现了它们。这些行星的质量为0.4到1.8倍木星质量，半径为0.8到1.8倍木星半径。其恒星的质量在1.2到1.5倍太阳质量之间，半径在2.3到4.1倍太阳半径之间。

这些行星的密度有大有小，这表明每个行星系统都经历了行星间相互作用的混乱时期。天文学家认为，这些相互作用的历史通过不可预测的升温速率和时间尺度促成了密度的变化。

詹姆斯·韦布太空望远镜可能至少能够处理得到其中一个系统的一些细节。当它检查TOI-4329系统时，行星大气中是否存在水蒸气和二氧化碳可能会限制行星形成的位置。詹姆斯·韦布太空望远镜还可以深入探究得到使行星处在当前轨道位置的行星相互作用类型。

詹姆斯·韦布太空望远镜上的光谱仪为科学家提供了分析构成恒星、星云、星系和行星大气物质所需的数据。

图片来源：EAS

天文学家预计，在这样的行星-恒星结构中，随着行星与恒星的距离越来越近以及恒星自身的膨胀会导致行星的膨胀。当行星向内旋转时，最终将被恒星吞没。到目前为止，TESS还没有发现任何轨道内缩的迹象。但是TESS在其主要任务中发现了这些行星，并将在未来继续服役以收集更多数据，有了这些数据，就可以得到更长的观测基线，这可能表明行星已经进入了死亡螺旋。

虽然到目前为止还没有迹象表明这些行星的轨道在向内收缩，但至少有一颗行星反而存在轨道向外延展的迹象。迄今为止，在红巨星周围的行星，TOI-2337b的轨道周期最短，但它没有显示出轨道外延的迹象。TOI-2669b系统是这三个系统中演化最晚的一个，但这颗行星也没有显示出任何轨道外延的迹象。然而，TOI-4329b确是显示出了轨道外延的迹象。

TOI-2669b是此次研究中这三颗行星中最“靓”的仔。这使得它成为利用詹姆斯·韦布望远镜进行光谱分析的一个很好的目标。这些数据，再加上对行星离心率更加严格的限制可能会对行星轨道外延、轨道迁移机制和时间尺度带来了新的限制。

这项研究中的三颗行星仅仅是开始，因为TESS可以找到更多行星。UH IfA的研究生、该研究的合作者Nick Saunders说：“我们希望与TESS一起发现数十数百这种演化晚期的凌星行星系统，为行星如何相互作用、膨胀以及围绕恒星的轨道迁移（包括我们的太阳系）运动提供新的细节。”

莫纳凯亚的日落，这对“兄弟”凯克望远镜正准备进行观测。

来源：劳里·哈奇/W.M.凯克望远镜

“凯克对这些行星系统的观测结果对理解它们的起源至关重要，这有助于揭示像我们这样的太阳系的前世今生，”该研究的合作者、UH IfA天文学家Daniel Huber说。此外，这项研究可能是也是回答对于人类最重要的一个问题的一小步：我们在宇宙中孤独吗？

对于你我这样的普通读者来说，这些听起来当然都很学术。但我们自己的太阳总有一天会脱离主序阶段，开始膨胀成一个红色的亚巨星，并有可能吞没地球。人类能否活到那个时候是值得商榷的，因为它在数十亿年内都不会发生。灭绝是地球上的常态，但也许人类会以某种方式战胜这一“宇宙难题”。

而在寻求“物种永生”的道路上，我们还能看到沿途“美景”：赏自然之美，仰宇宙之观。

责任编辑：邱煜欣

牧夫新媒体编辑部

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