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中外天文学家首次见证行星瓦解死亡进程 |
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潮汐力和半径膨胀使行星质量向中央恒星流失 |
天文学家发现，一颗太阳系外行星WASP-12b由于受到中央恒星引力的影响，以大约每秒60亿吨的速率在向中央恒星流失质量。这是天文学家第一次见证一颗行星的瓦解和死亡的进程。这一发现是由一个中外天文学家组成的研究小组完成的，其中主要工作在新成立的北京大学科维理天文与天体物理研究所完成。这一工作在2月25日出版的《自然》杂志上发表。
15年前，太阳系还是人们所知的唯一一个行星系统。但迄今为止，天文学家已经在其他恒星周围发现了400多颗行星。由于观测上的选择效应，大多数太阳系外行星是更容易被发现的、质量与木星差不多的气体巨行星。然而，与太阳系里的木星和土星不同，这些太阳系外行星中的20%是轨道距离中央恒星较近的短周期行星。其中一些行星会在地球与它们的中央恒星之间穿行，并对它们的中央恒星造成掩食。通过精确地测量掩食时行星所遮挡的中央恒星的光度和掩食时间，天文学家可以测得行星的大小，从而进一步了解行星的内部组成和形成原理。
行星WASP-12b作为一颗特殊的行星使天文学家感到很疑惑：它的半径远远大于天文学家理论计算所预测到的数值。这颗行星的质量，是太阳系里质量最大的行星——木星的1.5倍。尽管理论模型预言这颗行星应该具有与木星一样的大小，但它实际的体积比木星大6倍。因此科学家预言，一定有某种机制使这颗行星有如此膨胀的结构。
WASP-12b平均一天就围绕它的中央恒星一周。它与中央恒星的距离是地球与太阳距离的1/44。这么小的距离使得WASP-12b成为目前所知的被中央恒星加热强度最大的行星之一，它面向中央恒星那一面的温度超过2500摄氏度。
地球与月亮之间的潮汐力引起了地球上一天两次的潮起潮落。而WASP-12b距离中央恒星非常之近，因而中央恒星施加在WASP-12b上巨大的潮汐力使得这颗行星由球状变成了接近橄榄球的形状。
这颗行星的持续变形在行星内部产生摩擦力，并加热行星内部。北京大学科维理天文与天体物理研究所所长林潮说：“这是第一次有直接证据证明行星内部加热——或称为‘潮汐加热’——能够使行星膨胀至目前的大小。”
北京大学科维理天文与天体物理研究所研究小组的工作表明：行星WASP-12b受到的潮汐力和膨胀的半径使得这颗行星的质量向中央恒星流失。
文章的第一作者李抒璘现就职于中国科学院国家天文台，她在北京大学攻读博士学位期间完成了该研究的主要工作。她说：“WASP-12b以约每秒60亿吨的速率向中央恒星流失质量。以这个速率，这颗行星将在一千万年里被中央恒星完全吞噬。”
“一千万年对人类生命来说是一个很长的时间，但是从星际演化来说，这个时间是相对很短的。这意味着这颗行星的寿命仅为地球目前年龄的1/500。”李抒璘表示。
从行星WASP-12b流失的质量并不是直接掉入中央恒星，而是形成一个围绕中央恒星的盘，盘旋着缓慢流入。对WASP-12b轨道运动的深入分析表明，该系统可能还有一颗质量较小的类地行星在扰动该行星的轨道。
以目前的观测条件，由行星物质组成的盘，以及该系统中的类地行星均可能被探测到。李抒璘表示，它们的性质能够进一步揭开WASP-12b的神秘面纱。
