在“完美潮汐風(fēng)暴”中發(fā)現(xiàn)輻射系外行星
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藝術(shù)家對HD 104067 b的完美外行插圖，它是潮汐HD 104067系統(tǒng)中最外層的系外行星，可能對最內(nèi)層的風(fēng)暴候選系外行星TOI-6713.01產(chǎn)生巨大的潮汐能。來源：uux.cn美國國家航空航天局/噴氣推進實驗室加州理工學(xué)院
（神秘的現(xiàn)輻星地球uux.cn）據(jù)《今日宇宙》（Laurence Tognetti）：潮汐力會導(dǎo)致系外行星表面輻射熱量嗎？《天文學(xué)雜志》接受的一項研究希望解決這一問題，因為一組國際研究人員使用從地面儀器收集的射系數(shù)據(jù)來確認(rèn)系外行星系統(tǒng)中存在第二顆系外行星HD 104067，同時使用美國國家航空航天局的完美外行凌日系外行星調(diào)查衛(wèi)星（TESS）任務(wù)來確定另一顆候選系外行星。該研究可在arXiv預(yù)印本服務(wù)器上獲得。潮汐
與其他兩顆相比，風(fēng)暴這顆候選系外行星的現(xiàn)輻星軌道最內(nèi)側(cè)，其獨特之處在于，射系外部兩顆系外行星表現(xiàn)出的完美外行潮汐力可能會導(dǎo)致候選行星的表面輻射，表面溫度高達2300攝氏度（4200華氏度），潮汐研究人員稱之為“完美潮汐風(fēng)暴”。風(fēng)暴
《今日宇宙》與加州大學(xué)河濱分校行星天體物理學(xué)教授、現(xiàn)輻星該研究的射系主要作者Stephen Kane博士討論了這項了不起的研究，內(nèi)容涉及研究背后的動機、重要結(jié)果、“潮汐風(fēng)暴”方面的意義、后續(xù)研究以及該系統(tǒng)對研究其他系外行星系統(tǒng)的影響。那么，這項研究背后的動機是什么？
“這顆恒星（HD 104067）是一顆已知的在55天軌道上擁有一顆巨大行星的恒星，我長期以來一直癡迷于已知的系統(tǒng)，”凱恩博士告訴《今日宇宙》。“當(dāng)TESS在2.2天的軌道上探測到一顆可能凌日地球大小的行星（TOI-6713.01）時，我決定進一步檢查該系統(tǒng)。我們收集了所有RV數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在13天的軌道中還有另一顆（天王星質(zhì)量）行星。因此，它從TESS數(shù)據(jù)開始，然后我們對它的研究越多，系統(tǒng)就變得越來越有趣。”
凱恩博士的系外行星研究史涵蓋了無數(shù)的太陽系架構(gòu)，特別是那些包含高度偏心系外行星的架構(gòu)，但也包括在系統(tǒng)內(nèi)確認(rèn)系外行星后的后續(xù)工作。最近，他是一項研究的第二作者，該研究討論了HD 134606系統(tǒng)中修改后的系統(tǒng)架構(gòu)，并在該系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)了兩個新的超級地球。
在這項最新的研究中，凱恩博士和他的同事使用了來自高精度徑向速度行星搜索器（HARPS）和高分辨率埃切勒光譜儀（HIRES）地面儀器以及上述TESS任務(wù)的數(shù)據(jù)，以確定母恒星HD 105067和繞其運行的相應(yīng)系外行星的特征和參數(shù)。但是，正如凱恩博士所提到的，除了在系統(tǒng)內(nèi)發(fā)現(xiàn)更多的系外行星外，這項研究的最重要結(jié)果是什么？
凱恩博士告訴《今日宇宙》，“我們工作中最令人驚訝的結(jié)果是，該系統(tǒng)的動力學(xué)導(dǎo)致2.2天的時間經(jīng)歷了巨大的潮汐效應(yīng)，類似于木衛(wèi)一所經(jīng)歷的潮汐效應(yīng)。然而，在這種情況下，TOI-6713.01經(jīng)歷的潮汐能是木衛(wèi)一的1000萬倍，導(dǎo)致表面溫度達到2600K（2300攝氏度（4200華氏度））。這意味著地球確實在光學(xué)波長下發(fā)光?！?br>木星的衛(wèi)星木衛(wèi)一是太陽系中火山活動最活躍的行星體，它是由木星在木衛(wèi)一略微偏心（細長）的軌道上持續(xù)1.77天的巨大引力引起的潮汐加熱產(chǎn)生的。這意味著木衛(wèi)一在某些點上離木星越來越近，在其他點上離土星越來越遠，分別導(dǎo)致木衛(wèi)一壓縮和膨脹。
數(shù)百萬年來，木衛(wèi)一內(nèi)部的這種持續(xù)摩擦導(dǎo)致了其核心的加熱，導(dǎo)致木衛(wèi)一表面形成了數(shù)百座火山，也沒有可見的撞擊坑。正如凱恩博士所提到的，這顆新的系外行星候選者“經(jīng)歷的潮汐能是木衛(wèi)一的1000萬倍”，這可能會對其自身的火山活動或其他地質(zhì)過程提出更多的問題。因此，TOI-6713.01“潮汐風(fēng)暴”方面的意義是什么？
Kane博士告訴《今日告訴》：“TOI-6713.01經(jīng)歷如此強烈潮汐力的原因是外部兩顆巨行星的離心率，迫使TOI-6713.0 1也進入偏心軌道。因此，我稱這顆行星陷入了完美的潮汐風(fēng)暴?！?br>HD 104067系統(tǒng)及其兩顆外層巨型系外行星迫使最內(nèi)層的TOI-6713.01形成“完美潮汐風(fēng)暴”，這讓人想起木星的前三顆伽利略衛(wèi)星木衛(wèi)一、木衛(wèi)二和木衛(wèi)三，它們在整個軌道上對彼此的引力影響。
然而，也存在一些差異，因為木星的巨大引力是驅(qū)動木衛(wèi)一火山活動的主要力量，而這三顆衛(wèi)星都處于所謂的軌道共振中，這意味著軌道是按比例排列的。例如，木衛(wèi)一每四個軌道就有兩個木衛(wèi)二軌道和一個木衛(wèi)三軌道，使它們的軌道共振為4:2:1，這導(dǎo)致每個月球?qū)Ρ舜水a(chǎn)生規(guī)則的引力影響。
因此，TOI-6713.01上的潮汐風(fēng)暴是由兩個外巨星的偏心引起的，這與木衛(wèi)一、木衛(wèi)二和木衛(wèi)三之間的關(guān)系相比如何？
凱恩博士告訴《今日宇宙》，“伽利略衛(wèi)星的拉普拉斯共振產(chǎn)生了一種特別強大的配置，內(nèi)部三顆衛(wèi)星的規(guī)則排列會定期迫使木衛(wèi)一進入偏心軌道。HD 104067系統(tǒng)沒有共振，但由于b和c行星的質(zhì)量如此之大，仍然能夠產(chǎn)生一種功率配置，因此更像是迫使內(nèi)部凌日行星進入偏心軌道的‘蠻力’效應(yīng)?！?br>如前所述，TOI-6713.01是使用徑向速度法（也稱為多普勒光譜法）發(fā)現(xiàn)的，這意味著天文學(xué)家測量了母恒星在其軌道上受到行星輕微牽引時運動的微小變化。
這些微小的變化會導(dǎo)致母恒星在兩個天體相互拉扯時擺動，天文學(xué)家使用攝譜儀來檢測恒星在離我們“越來越近”和“越來越遠”時擺動的變化，以尋找系外行星。
這種方法已被證明在尋找系外行星方面非常有效，因為它幾乎占迄今為止已確認(rèn)的系外行星總數(shù)的20%，并且使用這種方法發(fā)現(xiàn)了第一顆圍繞我們這樣的恒星運行的系外星球。然而，盡管徑向速度有效，研究指出TOI-6713.01如何“尚未得到證實”，那么還需要哪些額外的觀測來證實其存在？
Kanes博士告訴《今日告訴》，“因為這顆行星太小了，很難從徑向速度數(shù)據(jù)中檢測到它。然而，凌日看起來很干凈，我們已經(jīng)排除了恒星污染的可能性。更多的凌日會有所幫助，但我們對這顆行星的存在非常有信心。”
這項研究正值系外行星系統(tǒng)總數(shù)接近4200顆之際，已確認(rèn)的系外行星數(shù)量超過5600顆，還有10100多顆候選系外行星等待確認(rèn)。人們發(fā)現(xiàn)，這些系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與我們自己的太陽系有很大不同，太陽系由離太陽更近的陸地（巖石）行星和繞太陽更遠軌道運行的氣態(tài)巨星組成。
例子包括熱木星，它們的軌道距離母恒星很近，有些只需幾天，而其他系統(tǒng)擁有七顆地球大小的系外行星，其中一些在宜居帶內(nèi)運行。因此，這種獨特的太陽系結(jié)構(gòu)能教會我們關(guān)于系外行星系統(tǒng)的什么，以及其他哪些系外行星系反映了它？
凱恩博士在接受《今日告訴》采訪時表示：“這個系統(tǒng)是行星所處極端環(huán)境的一個很好的例子。有好幾種情況下，類地行星離恒星很近，并被恒星的能量加熱，但很少有潮汐能從內(nèi)部融化行星?！?br>在“完美潮汐風(fēng)暴”中繞軌道運行的系外行星的潛在發(fā)現(xiàn)進一步證明了系外行星和系外行星系統(tǒng)所表現(xiàn)出的無數(shù)特征，同時與我們自己的太陽系以及天文學(xué)家迄今為止對它們的了解形成了對比。如果得到證實，TOI-6713.01將繼續(xù)塑造我們對系外行星和系外行星系統(tǒng)的形成和演化的理解，不僅貫穿銀河系，也貫穿整個宇宙。
“宇宙是一個神奇的地方！”Kane博士告訴《今日告訴》?！斑@個特殊項目的有趣之處在于，它從‘嗯……這可能很有趣’開始，然后變成了比我想象的更迷人的東西！只是為了展示，永遠不要錯過追隨你好奇心的機會?！?