对太阳系外行星的研究揭示了一些奇妙而有趣的事情。例如迄今为止发现的数千颗行星中，有许多行星比自己恒星系行星要大得多。大多数被观测到的气态巨行星都是围绕着恒星运行。“热木星”在质量上与木星或土星相似，但体积也大得多。
k2 - 132系统的艺术图，以及在其主序列和红色分支阶段的星图。图片版权：Karen Teramura/UH IfA
自从7年前天文学家第一次对一个太阳系外的气体巨行星的大小进行限制以来，为什么这些行星如此巨大的奥秘就一直存在。由于最近在k2 - 132和k2 - 97系统中发现了两颗行星，这是由夏威夷大学天文学研究所的一个团队利用开普勒任务的数据做出的，科学家相信我们正在接近答案。
这项研究详细描述了这一发现——“与K2的双重测试再度膨胀，有两个非常相似的行星围绕着红巨星”——最近发表在《天体物理学杂志》上。该团队由夏威夷大学的研究生Samuel k . Grunblatt领导，包括悉尼天文研究所(SIfA)、加州理工学院、哈佛-史密森天体物理中心(CfA)、NASA戈达德太空飞行中心、SETI研究所、以及多所大学和研究机构。
对木星大小的太阳系外行星的概念图，轨道相对靠近恒星(aka)“热木星”)。图片版权：NASA/JPL-Caltech)
由于这些行星的“热”性质，它们不同寻常的大小被认为与进出其大气的热量有关。已经有一些理论来解释这个过程，但是没有任何测试方法可用。正如Grunblatt解释的那样：由于我们没有几百万年的时间来观察一个特定的行星系统是如何发展的，行星膨胀理论很难证明或证明。
为了解决这个问题，Grunblatt和他的同事们搜索了NASA开普勒任务(特别是它的K2任务)收集的数据，以寻找“热木星”轨道运行的红巨星。这些恒星已经脱离了它们生命周期的主序列，进入了红巨星分支(RGB)阶段，其特征是大规模的膨胀和表面温度的降低。
其结果是红巨星可能会超过环绕地球的行星，而那些曾经遥远的行星将会开始接近轨道。根据美国国家航空航天局戈达德科学与探索理事会成员埃里克·洛佩兹提出的一项理论：如果恒星的直接能量输出是膨胀行星的主导过程，那么红巨星的轨道就会膨胀。
到目前为止搜索已经发现了两颗行星——k2 - 132b和k2 -97 b——轨道周期(9天)、半径和质量几乎相同。根据观察，研究小组能够精确地计算出两颗行星的半径，并确定它们比木星大30%。夏威夷Maunakea的W.M.凯克天文台的后续观察也显示，这些行星的质量只有木星的一半。
从原恒星(左侧)到红巨星(右方)到白矮星(极右)的恒星的生命周期。图片版权：ESO/M. Kornmesser
研究小组利用模型追踪行星及其恒星的演化过程，使能够计算出行星从恒星吸收的热量。当这种热量从它们的外层转移到它们的深层内部时，行星的体积增大，密度降低。他们的研究结果表明：虽然行星可能需要增加的辐射来膨胀，但它们得到的数量低于预期。
虽然这项研究的范围有限，但格伦布拉特和他的团队的研究与这一理论相一致，即巨大的气态巨行星因其恒星的高温而膨胀。其他证据表明：恒星辐射是一个巨大的气体巨人需要极大地改变它的大小和密度。这无疑是重要的，因为我们自己的太阳也总有一天会离开它的主序列，这将太阳系行星系统产生巨大的影响。
因此，尽管在几十亿年之后，研究遥远的红巨星及其行星的经历将有助于天文学家预测我们的太阳系将经历什么，。正如Grunblatt在IfA的新闻声明中解释的那样：研究恒星演化对行星的影响是一个新领域，无论是在其他太阳系还是我们自己的领域。”通过更好地了解行星如何应对这些变化，可以开始确定太阳的演化将如何影响地球上的大气、海洋和生命。
希望未来的调查能够帮助解决行星膨胀理论之间的争论。在他们的努力下，Grunblatt和他的团队最近获得了使用NASA的斯皮策太空望远镜的奖励，他们计划用它来进一步观察k2 - 132和k2 - 97，以及它们各自的气态巨行星。
在未来的几年里，围绕着红色巨星的行星的搜寻工作也将加强，将部署NASA的凌日系外行星测量卫星(TESS)和詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)。这些任务将分别在2018年和2019年发射，而K2任务预计将持续至少一年。
博科园｜文：Matt Williams/Universe Today
参考期刊《天文学报》
DOI：10.1089/ast.2018.1965
博科园｜科学、科技、科研、科普
交流、探讨、学习、科学系产品购物
请下载我们手机软件App：博科园
