关于热木星怎样形成的新线索

图像底部的箭头表示系统的年龄从 1-10 百万年增加到 10-1 亿年,再到超过 1 亿年。 在图像的中间,左边(1-1000 万年)有一颗被气体和尘埃盘包围的恒星。 一颗行星正在其中形成并迁移到离恒星更近的地方。 在 10-1 亿年时,圆盘消失了,热木星已经到达,并且处于对齐的轨道上。 在图的顶部,有一颗行星在 1 到 10 百万年的时间在圆盘中形成,但它的形成比底部面板更远。 有一个箭头横跨整个 10-1 亿年部分。 在超过 1 亿年的时间里,这颗行星处于一个偏心、错位的轨道上。 一小段时间之后,行星的轨道是圆形的并且错位了。 信用:雅各布哈默

自 1995 年第一颗炽热木星被发现以来,天文学家一直在试图弄清楚这些炽热的系外行星是怎样形成并到达其极端轨道的。 约翰霍普金斯大学的天文学家已经找到了一种方法来确定热木星的相对年龄,该方法使用来自盖亚航天器的新测量值,该航天器正在追踪超过十亿颗恒星。

主要作者 Jacob Hamer,博士。 物理学和天文学专业的学生,​​将于本周在 6 月 13 日下午 1 点 15 分在美国天文学会会议上展示研究结果,并在新闻发布会上公布。 直播. 这项工作将发表在《天文杂志》上。

被称为热木星是因为第一个发现的木星的大小和形状与我们太阳系的木星大致相同,这些行星距恒星的距离大约是地球距太阳的 20 倍,导致这些行星的温度达到数千摄氏度。

现有的行星形成理论无法解释这些行星,因此科学家们想出了几个关于热木星可能形成的想法。 最初,科学家们提出,热木星可以像木星一样在更远的地方形成,然后由于与宿主恒星的气体和尘埃盘相互作用而迁移到它们现在的位置。 也可能是它们形成得更远,然后在很晚(在磁盘消失之后)通过称为高偏心率迁移的更剧烈和极端的过程迁移。

“这些系外行星怎样形成并到达它们现在的轨道的问题实际上是我们子领域中最古老的问题,这是成千上万的天文学家 25 多年来一直在努力回答的问题,”合著者凯文·施劳夫曼 (Kevin Schlaufman) 说,在银河天文学和系外行星的交叉点工作的助理教授。

一些热木星的轨道与其恒星的旋转完全一致,就像我们太阳系中的行星一样。 其他人的轨道偏离其恒星的赤道。 科学家们无法证明不同的配置是不同形成过程的产物,还是行星和恒星之间潮汐相互作用的单一形成过程。 “没有这种真正精确的年龄测量方法,总是会丢失信息,”哈默说。

哈默是最早使用盖亚卫星的新数据来研究系外行星系统的年龄以弄清楚它们是怎样形成和演化的天文学家之一。 能够确定恒星的速度——定向速度——是确定它们年龄的关键。 当恒星诞生时,它们在银河系中的移动方式相似。 哈默说,随着这些恒星年龄的增长,它们的速度变得越来越不同。 通过这种新方法,哈默证明了热木星的形成方式有多种。

“一 [formation process] 迅速发生并产生对齐的系统,并且 [the other] 发生在更长的时间尺度上并产生未对准的系统,”哈默说。“我的研究结果还表明,在一些主星质量较小的系统中,潮汐相互作用允许热木星重新调整主星的自转轴,使其与轨道对齐。 ”

来自地面和空间望远镜的新数据正在帮助科学家更多地了解系外行星。 4 月,包括一些来自约翰霍普金斯大学的天文学家团队报告了使用哈勃太空望远镜观测到的关于超热木星大气的发现。