LAMOST助力揭示熱木星的時(shí)間演化規(guī)律

據(jù)了解，熱木星是大小與木星相近，但軌道周期一般不超過(guò)10天，且非常接近其宿主恒星，表面溫度很熱的一類太陽(yáng)系外行星。1995年，第一顆熱木星——飛馬座51b被發(fā)現(xiàn)，它的發(fā)現(xiàn)者也因此獲得2019年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

目前，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的熱木星達(dá)到數(shù)百顆，它們的存在挑戰(zhàn)了之前天文學(xué)家基于太陽(yáng)系建立起的標(biāo)準(zhǔn)行星形成和演化理論。主流理論認(rèn)為，熱木星最早形成于距離中心恒星較遠(yuǎn)的雪線以外，然后通過(guò)某種機(jī)制遷移到當(dāng)前位置。雪線是水在真空中開(kāi)始凝結(jié)為冰的位置，太陽(yáng)系中的雪線距離太陽(yáng)約2.7個(gè)日地距離。

當(dāng)熱木星距離宿主恒星很近時(shí)，會(huì)受到很強(qiáng)的潮汐作用，逐漸失去軌道角動(dòng)量而向主星靠近。經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間，一些熱木星甚至?xí)M(jìn)入宿主恒星大氣，被宿主恒星瓦解吞噬。因此通過(guò)研究熱木星的年齡分布和時(shí)間演化，可以為揭示熱木星的形成和潮汐演化提供關(guān)鍵線索。

借助LAMOST和Gaia的觀測(cè)數(shù)據(jù)，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)行星系統(tǒng)的宿主恒星的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)做了精確刻畫(huà)，發(fā)現(xiàn)相比于更長(zhǎng)周期的類木行星——溫冷木星，熱木星的宿主恒星的運(yùn)動(dòng)速度更小，位于銀河系薄盤(pán)中的數(shù)量比例也更大。研究團(tuán)隊(duì)還得到了熱木星和溫冷木星的運(yùn)動(dòng)學(xué)年齡，發(fā)現(xiàn)熱木星的年齡比溫冷木星小約20億年，也就是說(shuō)熱木星傾向于圍繞在更為年輕的銀河系薄盤(pán)恒星周圍。通過(guò)進(jìn)一步修正觀測(cè)選擇效應(yīng)，研究團(tuán)隊(duì)首次定量得到了熱木星和溫冷木星的出現(xiàn)率隨年齡的演化規(guī)律。發(fā)現(xiàn)熱木星的出現(xiàn)率隨年齡增長(zhǎng)而下降，而不同年齡溫冷木星的出現(xiàn)率差別不大。這個(gè)發(fā)現(xiàn)與熱木星受恒星潮汐作用而軌道不斷衰減的理論預(yù)期是一致的，同時(shí)也幫助解釋了之前長(zhǎng)期存在的視向速度巡天和凌星巡天給出的熱木星出現(xiàn)率不一致問(wèn)題，以及熱木星在年老的球狀星團(tuán)中的零發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

文章來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào)