热木星是什么星?
作者: 邵峰
在开普勒望远镜近年来新发现的数百颗系外行星中,有一类被称为热木星的行星颠覆了天文学家对于行星的认识,因为它们实在是太奇怪了。
比如,人类发现的首颗热木星“飞马座51b”拥有接近木星的质量和大约两倍于木星的体积,却运行在距离其母恒星只有0.05天文单位(1天文单位为地球到太阳的平均距离 )的轨道上,几乎是贴着母恒星运行——哪怕再近一点,它都会被来自母恒星的引力撕裂并坠入母恒星。
紧贴母恒星运行导致“飞马座51b”被晒得滚烫,其表面温度超过1000℃,热得能熔化银。如果我们能克服高温难题,定居在“飞马座51b”表面,那么定居者将要每4.2天就庆祝一次新年,因为这颗热木星每4.2天就能环绕母恒星一周,几乎一天就是一季(如果在那里有季节这一说的话)。
更极端的例子
后来,天文学家陆续发现了不少类似“飞马座51b”的系外行星,它们都被归类为热木星,它们的共同点可以归纳为:气态巨行星、表面温度高、距离母恒星非常近、公转周期极短。其中,于2013年发现的系外行星WASP-76b的质量相当于木星的92%,公转周期仅为1.8天,表面温度超过2400℃(在这个温度下,铁也会蒸发)。
2020 年,天文学家发现,在WASP-76b永久面对恒星的一侧,其表面的铁会被加热蒸发至高层大气,流向永远背朝母恒星、相对凉爽的“夜面”,并在那里降温凝结,化为铁雨落下。
天文学家还发现,WASP-76b周围的镍丰度高于预期,这可能意味着在某个时刻,这颗气态巨行星吞噬了一颗类似水星的类地行星(这类行星往往富含镍)。大量观测数据也表明,热木星经常吞噬位于其附近的行星,这对于生命来说是十分不友好的。
如何形成
“飞马座51b”等热木星在很大程度上颠覆了天文学家对行星演化的认识。对于它们的形成过程,天文学界的看法主要分为两大类:原位形成说和迁移说。
按照原位形成说,热木星可能源自一颗“超级地球”(质量高于地球但低于天王星等冰巨星的系外类地行星),它逐渐吸附周围气体成为热木星,原来的“超级地球”则成为热木星的固态核心。
按照迁移说,热木星是在距离恒星较远的位置形成的气态巨行星,之后逐渐移入内层轨道。

按照原位形成说,热木星可能源自一颗“超级地球”(质量高于地球但低于天王星等冰巨星的系外类地行星),它逐渐吸附周围气体成为热木星,原来的“超级地球”则成为热木星的固态核心

按照迁移说,热木星是在距离恒星较远的位置形成的气态巨行星,之后逐渐移入内层轨道
金发姑娘带
热木星的存在似乎在阻碍生命诞生。
生命离不开水,如果行星太靠近恒星或太远离恒星,都无法满足液态水的存在条件,因此,我们将适宜生命繁衍的恒星系内空间称作宜居带,也叫金发姑娘带,其名称来自于童话《金发女孩和三只小熊》。在该童话中,金发姑娘觉得粥不能太甜,也不能太咸,咸甜要刚刚好;她不喜欢床太软或太硬,只喜欢软硬刚好合适的床。简而言之,金发姑娘喜欢的是各个条件都刚好能满足她要求的东西。

以太阳系为例,金发姑娘带大约是距太阳0.99~1.7天文单位这部分空间。在这个区域内,行星既不会冷到让水结冰,也不会热到直接把表面的水煮沸。根据不同恒星的温度,宜居带的范围也有相应变化,但总体都较为靠近母恒星。但问题是,宜居带内可能孕育生命的行星也会受到热木星的严重威胁。
即便一个行星能在宜居带中找到一个距离热木星足够远的轨道运行,它也极有可能在热木星的引力潮汐作用下出现剧烈的火山活动,火山活动造成的高温和释放的有毒气体无疑会扼杀生命。此外,热木星的巨大质量和引力场还可能会影响附近行星的轨道稳定性,导致附近行星发生轨道共振甚至碰撞。鉴于此,天文学家目前认为,拥有热木星的恒星系不太可能有生命。 (编辑:田浩宇)
○黑暗热木星
发现于2014年的系外行星WASP-104b的质量约为木星质量的1.27倍,公转周期为1.8天,距离其母恒星仅0.029天文单位。特殊的大气构成导致这颗行星能够吸收近99%的母恒星光芒,这使它几乎隐形于漆黑的太空背景中,同时也使其跻身人类目前发现的三大最黑暗的行星行列。