熱木星太陽系外的“火熱”謎題

2019年，諾貝爾物理學獎被授予了兩位瑞士科研人員——梅耶（Michel Mayor）和奎羅茲（Didier Queloz），以表彰他們首次發現了一顆圍繞類似太陽的恒星運行的太陽系外行星。它就是飛馬座51-b，也是我們今天要聊的主角——熱木星。

意外發現

早在飛馬座51-b被發現的十多年前，科研人員已經開始嘗試尋找太陽系外的行星了。那時的大家沒見過系外行星的樣子，所以只能以太陽系為模板尋找。在太陽系里，木星最大、最容易被探測，大家期待能先找到像木星這樣的系外行星。

飛馬座51-b的發現遠在學界的意料之外，是天文學上的一座里程碑。木星的質量約為地球的318倍，也是太陽系內所有其他行星質量總和的2.5倍，與太陽的平均距離為5.2個天文單位（1個天文單位為太陽與地球之間的距離，約為1.496億千米）。

飛馬座51-b的質量和木星差不多，但與其宿主恒星的距離，居然只有木星和太陽之間距離的1%。它離恒星如此近，表面溫度被“烤”得超過1000攝氏度，于是人們給這類行星起了個形象的名字——“熱木星”。

神奇的存在

根據開普勒第三定律，軌道半徑越小，行星運行的周期就越短。飛馬座51-b繞它的主星公轉一周只需要地球上的4天，也就是說，這顆行星上的“1年”只相當于我們的4天，而木星繞太陽一周卻要地球上的11年多。

因為熱木星離它們的主星太近，所以熱木星的自轉和公轉都達到了“潮汐鎖定”，就像月球總是只有一面朝向地球一樣，熱木星也總是用固定的一面朝向它的主星，這一面永遠是白天，而另一面永遠是黑夜。

雖然人類現在已經發現了幾百顆熱木星，但其實它們是一類相對稀有的行星。據統計，大概每100顆類似太陽的恒星周圍才有1顆熱木星。

謎之起源

學界研究熱木星已經快30年了，關于它們的起源，科研人員提出了各種各樣的假設。大多數人認為，熱木星并非其當前軌道上的“原住民”，而是先在遠離恒星的外部區域形成，隨后再借助某種軌道遷移機制，逐漸遷徙至現位置的“外來移民”。

遷移機制有很多種，大概可以分為兩類：一類是在行星系統形成早期，通過和周圍的原行星盤（年輕恒星外圍繞的濃密盤狀氣體）相互作用，來驅動軌道向內遷移；另一類則是在行星系統形成后期，原行星盤消散后，通過與其他行星或恒星的引力作用來驅動。具體是哪些機制起了作用，以及各自起了多少作用，目前還是熱木星研究的焦點。

當然，也有部分科研人員認為熱木星可能就在現在的位置上形成，且這個觀點似乎也因熱木星的一些特性而得到了支持。

總之，熱木星的起源還是個未解之謎，科研人員正在通過觀測和理論研究，努力揭開這個宇宙奧秘。

悲壯命運

熱木星離恒星太近了，這給它們帶來了危險。它們和恒星之間的潮汐作用會不斷消耗軌道能量，使得它們的軌道半徑越來越小。有些熱木星因為離主星太近，會被恒星的潮汐力撕裂，最終被恒星吞噬。

2019年，科研人員發現了一顆熱木星——WASP-12b，它的軌道正在收縮，預計會在300萬年后掉入主星。2023年，科研人員利用我國的郭守敬望遠鏡觀測資料進行大樣本統計，發現熱木星的出現頻率正隨時間逐漸變低，這進一步揭示了熱木星那“飛蛾撲火”般的悲壯命運。

熱木星的發現打破了人類長期以來從太陽系行星中獲得的行星刻板印象，挑戰了基于太陽系的傳統行星形成演化理論，讓人們意識到，行星可以存在于任何軌道距離上。此后，科研人員對系外行星的探索變得更有針對性，發現的系外行星越來越多，速度也越來越快。可以說，熱木星為人類打開了系外行星的大門。

此外，因為熱木星尺寸大、溫度高，所以它們為科研人員提供了研究行星大氣物理和化學性質的絕佳實驗室。熱木星研究正不斷驅動著人類探測技術的發展。

（責任編輯 / 牛一名" 美術編輯 / 周游）