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290万年后,宇宙最黑行星将坠毁在恒星上,灰飞烟灭

 姿势分子_ 2021-03-22
就算见过再多奇葩的行星,在观测到WASP-12b的时候,科学家们还是忍不住惊叹道:“好家伙!”
2008年,科学家们通过凌日法观测到了这颗行星,到今天已经有12年的时间了。在这12年的时间里,它所经历的一些微弱变化可以被科学家捕捉到,帮助我们更加了解这个神奇的世界。在最近的研究中,科学家们得出结论:这颗行星就要完蛋了。
首先,咱们来了解了解这颗行星。

WASP-12b

WASP-12b距离我们大约1410光年,围绕着一颗比太阳稍微大一点的黄矮星公转。WASP-12b本身也很巨大,比太阳系最大的行星木星还要大40%的直径,质量也是木星的1.7倍。这是木星和WASP-12b的对比示意图——
什么?你说图片有问题看不清?不,这张图没画错,这是根据科学家的研究成果画出最接近真实情况的WASP-12b。研究表明,这颗行星可以吸收94%来自宿主恒星的光,只能反射出6%,比木炭、沥青还黑。相比之下,地球反射的太阳光超过了30%。因此,迄今为止,WASP-12b仍是已知最黑的行星。
本来吸热效率就高,WASP-12b还非常靠近宿主恒星。观测结果表明,它的轨道半长轴只有0.023个天文单位,也就是大约343万公里,还不到太阳系最内侧行星——水星半长轴的10%。因此,WASP-12b的公转周期也非常短,只需要26.2个小时就能完成一圈公转。由于和宿主恒星距离太近,WASP-12b表面的温度也非常惊人,可以达到2250℃!在它的表面,连钢铁都能融化!
下面这张图的比例也没有失真,由于距离太近,宿主恒星的强大潮汐力已经将它拉扯成了橄榄球状。
目前来说,我们的行星形成模型里不支持像WASP-12b这样的热木星存在,因为每一颗恒星都具有强大的引力、辐射和恒星风,其中任何一条因素都足以将附近试图形成的行星扼杀在摇篮中,驱散其原料。然而实际情况是,科学家们已经在宇宙中发现了数百颗如此靠近宿主恒星的气体巨星,这始终是科学家们无法解答的一个问题。

悲剧的命运

WASP-12b也是气体行星,在如此高温的条件下,热胀冷缩的现象尤为明显,所以它显得非常蓬松,密度也比木星小得多。再加上距离如此之近,所以它的气体一直在被宿主恒星掠夺因而变得越来越小。
可惜的是,WASP-12b甚至都坚持不到自己的气体被完全吞噬。科学家发现,它的轨道正在变得越来越小。也就是说,它正在一点点地靠近宿主恒星,并且未来将会彻底失控,坠毁在宿主恒星上!
在这么多神奇的条件下,科学家们也不得不对WASP-12b倍加关注。由于它的公转周期只有26个小时,科学家每个月都能观测到至少27次凌日现象,从而获取丰富的数据。尤其是从2008年到现在,在12年的岁月里,许多原本很微弱的变化也被放大,最终引起了科学家们的注意。
到了2017年,科学家发现了它凌日时的一些问题。和最早期的公转周期数据相比,似乎缩短了1秒钟。

掩星

科学家首先提出假设,这可能是它轨道方向发生变化所导致的。
于是,来自普林斯顿大学的Samuel Yee带领着他的团队对这个问题进行了验证。验证方法是:如果这种周期的变化的确来自于轨道方向的改变,那么当它运行到宿主恒星另一侧(即掩星)时,时间也会有所延迟。由于系外行星也会反射宿主恒星的光,所以当系外行星被宿主恒星遮挡时,没有这部分反射的光,整个系统的光线会略微变暗,这就是科学家判断系外行星出现掩星的根据。
说起来简单,做起来难。毕竟WASP-12b是宇宙中最暗的行星之一,即使不被掩星,也反射不了多少光。所以就算躲在宿主恒星背后,整个系统变暗的程度也几乎为0,很难发现。
好在,由于温度非常高,WASP-12b在红外波段还是非常显眼的。在超高温度下,氢气分子甚至会被分解成氢原子,以至于其大气层的表现竟然和一颗恒星有些类似。而众所周知,红外线可以反映出物体的温度,因此研究人员利用NASA的斯皮策太空望远镜对WASP-12b进行了观测。即便如此,在16个公转周期中,他们也只发现了4次掩星带来的微弱变化,好在这个数据也足够研究了。

将要坠毁的行星

数据表明,这四次掩星和凌日是对应的,因此数据可靠。他们分析后发现,掩星的周期也在缩短,大约每年29毫秒。这意味着,WASP-12b正在逐渐靠近自己的宿主恒星。也就是说,在未来,它将会坠毁在恒星上,烟消云散!
计算结果表明,大概325万年后,WASP-12b就会迎来自己的末日。在宇宙时间的尺度下,几百万年的确只算得上是一眨眼的时间。看起来,留给WASP-12b的时间不多了。
更加遗憾的是,最新研究结果表明,WASP-12b灭亡的日子还要更加提前。康奈尔大学的Jake Turner带领着自己的团队利用NASA的凌日外行星勘测卫星(TESS)在2019年12月24日至2020年1月20日对WASP-12b进行了观测,一共记录了21次凌日。虽然TESS不足以观测到掩星,但该团队还是能够通过建模,实现拟合。
结果显示,WASP-12b轨道的衰减速度要比以往的研究快一些,每年会缩短32.53毫秒。按照这个数据来计算,只需要大约290万年的时间,WASP-12b就会坠毁在宿主恒星上。而且,在坠毁之前,恐怖的潮汐力就会将它撕成碎片,灰飞烟灭。
可怜的WASP-12b,质量是木星的1.7倍,却要面临被恒星吞噬的命运。看起来,还是木星这样的位置比较安全。如果距离宿主恒星太近,就算再巨大,命运也不会太好……

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