水星是我們太陽(yáng)系中的速度冠軍，它每88天圍繞太陽(yáng)運(yùn)行一次，其平均速度為47公里/秒。它與太陽(yáng)的平均距離為5800萬(wàn)公里(3600萬(wàn)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，而是木星離太陽(yáng)最近呢?如果木星比水星更接近太陽(yáng)，而且溫度高得多呢?

在大約855光年外的一個(gè)遙遠(yuǎn)的太陽(yáng)系中，有一顆行星讓水星看起來(lái)像是太陽(yáng)的一個(gè)緩慢、冰冷、遙遠(yuǎn)的鄰居。這顆行星繞著它的恒星運(yùn)行的時(shí)間只有16個(gè)小時(shí)，這使它成為有史以來(lái)測(cè)量的最短軌道之一。在這樣的距離和速度下，加上該行星極高的表面溫度，它是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最奇特的行星之一。

這顆行星的名字是TOI-2109b，它被天文學(xué)家稱為"超熱木星"。熱木星是氣態(tài)巨行星，它們的軌道離恒星特別近，表面溫度非常高。超熱木星甚至更加極端。它們的表面溫度高于2200開(kāi)爾文(1900攝氏度，3500華氏度)。天文學(xué)家估計(jì)，TOI-2109 b的日面溫度大于3500開(kāi)爾文(3225攝氏度，5840華氏度)，和一些小恒星一樣熱。

發(fā)表在《天文學(xué)雜志》上的一篇新論文介紹了這一發(fā)現(xiàn)。這篇論文的標(biāo)題是"TOI-2109。一個(gè)在16小時(shí)軌道上的超熱氣體巨人"。主要作者是Ian Wong，目前在美國(guó)宇航局戈達(dá)德太空飛行中心工作，但在這項(xiàng)研究期間是麻省理工學(xué)院的博士后。

NASA的TESS(凌日系外行星探測(cè)衛(wèi)星)在2020年5月發(fā)現(xiàn)了這顆行星。TESS在5月13日開(kāi)始觀察它，并持續(xù)觀察了近一個(gè)月。在接下來(lái)的一年里，多個(gè)地面觀測(cè)站以不同的波長(zhǎng)進(jìn)行了后續(xù)觀測(cè)。所有這些觀測(cè)結(jié)果都證實(shí)，TOI-2109b是一顆罕見(jiàn)的、不尋常的行星。

研究報(bào)告的共同作者、麻省理工學(xué)院Kavli天體物理學(xué)和空間研究所的Avi Shporer說(shuō)："一切都與它是一顆行星相一致，我們意識(shí)到我們有一些非常有趣和相對(duì)罕見(jiàn)的東西。"

TOI-2109 b的16小時(shí)軌道周期是迄今為止測(cè)量到的最短的氣態(tài)巨行星。(該行星的質(zhì)量比我們的木星大五倍，它圍繞著一顆F型恒星運(yùn)行，質(zhì)量比我們的太陽(yáng)大1.5倍。很難想象這種安排對(duì)同一系統(tǒng)中的任何觀測(cè)者來(lái)說(shuō)會(huì)是什么樣子。)

藝術(shù)家對(duì)一顆木星大小的系外行星及其宿主的渲染，這顆恒星的質(zhì)量略大于我們的太陽(yáng)。

這顆行星之所以這么熱，是因?yàn)樗嚯x其恒星平均只有240萬(wàn)公里(150萬(wàn)英里)。它可能像其他熱木星和超熱木星一樣被潮汐鎖定在其恒星上。極高的日面溫度可以將分子撕裂成其組成的原子。理論模型顯示，這可能發(fā)生在分子氫上。如果夜晚的一側(cè)溫度明顯較低，那么氫氣就可以再次結(jié)合成分子。

一個(gè)月的TESS觀測(cè)意味著研究小組可以觀察到這顆行星圍繞其恒星運(yùn)行的情況。他們觀察了二次日食--當(dāng)一顆行星在其恒星后面經(jīng)過(guò)時(shí)，有多個(gè)波長(zhǎng)。這幫助他們確定白天的溫度可能超過(guò)3500K。但研究人員并不確定夜間會(huì)發(fā)生什么，因?yàn)門ESS不夠敏感。如果分子氫在白天被撕碎，在夜間重新結(jié)合的反應(yīng)過(guò)程是真的，那么這可能有助于在大氣中更有效地混合溫度，并可能意味著溫度沒(méi)有那么極端。

研究人員發(fā)現(xiàn)，TOI-2109b正以每年約10至750毫秒的速度緩慢地螺旋式進(jìn)入恒星。天文學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了其他的熱木星，它們的軌道衰變將它們吸引到它們的恒星中，但是沒(méi)有任何東西能像這個(gè)一樣快。

藝術(shù)家對(duì)木星大小的系外行星的概念，它的軌道相對(duì)靠近其恒星(又稱"熱木星")。

TOI-210 b的極端性質(zhì)有助于確認(rèn)超熱和熱木星作為最極端類型的系外行星之一的地位。更強(qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡將揭示這顆行星的更多性質(zhì)，研究小組希望哈勃能夠與即將發(fā)射的詹姆斯-韋伯太空望遠(yuǎn)鏡一起研究它。觀察當(dāng)這顆行星越來(lái)越接近恒星時(shí)會(huì)發(fā)生什么，對(duì)天文學(xué)家來(lái)說(shuō)特別有趣。

關(guān)鍵詞： 溫度 木星 水星 太陽(yáng)