当世界相撞：天文学家看到系外行星灾难的余晖

当世界相撞：天文学家看到系外行星灾难的余晖这幅插图描绘了两颗巨大的系外行星相撞后的情景。剩下的是一个炙热、熔化的行星内核和一团旋转、发光的尘埃和碎片云。图片来源：MarkA.Garlick天王星的倾斜和地球卫星的存在等残留线索表明，在我们遥远的历史中，我们恒星附近的行星曾发生过碰撞，永远地改变了它们的形状和轨道位置。科学家们将目光投向太阳系外遥远的系外行星，可以发现类似的证据，即在整个宇宙中，行星有时会撞击在一起。在这项新研究中，这种撞击的证据来自于一团光度奇特、波动不定的尘埃和气体云。科学家们在观测一颗年轻的（3亿岁）类太阳恒星时，发现了一个奇怪的现象：这颗恒星的亮度突然大幅下降。研究小组仔细观察后发现，就在亮度下降之前，这颗恒星的红外亮度突然骤增。研究小组在研究这颗恒星时发现，这种亮度持续了1000天。但在这一亮度事件发生2.5年后，这颗恒星意外地产生了日蚀，导致亮度突然下降。这次日蚀持续了500天。研究小组进一步调查后发现，亮度骤降和日食背后的罪魁祸首是一团巨大的发光气体和尘埃云。而造成突发性日食的最可能的原因是什么呢？研究人员认为是两颗系外行星之间的宇宙碰撞，其中一颗可能含有冰。                                                                                                 在一项详细描述这些事件的新研究中，科学家们认为，两颗巨大的系外行星（从几个地球质量到几十个地球质量不等）相互撞击，产生了红外线尖峰和云层。这样的撞击会使两颗行星完全液化，只留下一个被气体、热岩石和尘埃云包围的熔融内核。撞击后，这团云中仍有炽热发光的碰撞残留物，继续围绕恒星运行，最终移动到恒星前方，并使恒星黯然失色。这项研究使用的是美国国家航空航天局（NASA）现已退役的WISE任务的档案数据--该航天器以NEOWISE的名称继续运行。2021年，地面机器人巡天ASAS-SN（全天空超新星自动巡天）首次发现了这颗恒星。虽然这些数据揭示了这一行星碰撞的残余物，但美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜等望远镜仍能看到这一碰撞的光芒。事实上，这项研究背后的研究团队已经在准备用韦伯望远镜观测这个系统的方案。这项题为"行星碰撞余辉及碎片云过境"的研究由第一作者马修-肯沃西（MatthewKenworthy）与21位合著者共同发表在《自然》杂志上。编译自/scitechdaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1419251.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1419251.htm

天文学家揭秘遥远系外行星TOI-1136的演化过程

天文学家揭秘遥远系外行星TOI-1136的演化过程如果系统中的每个天体都是一只鸭子或小鸭子，TOI-1136系统的有趣再现。资料来源：RaeHolcomb/UCI在1月29日发表于《天文学杂志》（TheAstronomicalJournal）上的一篇论文中，研究人员分享了TESS-Keck巡天的结果，对绕TOI-1136运行的系外行星进行了详尽的描述，TOI-1136是该星系中的一颗矮星，距离地球超过270光年。这项研究是该研究小组利用美国国家航空航天局的凌日系外行星巡天卫星（TESS）提供的数据，于2019年对该恒星和系外行星进行初步观测的后续研究。该项目通过对凌日时间变化的计时，首次估算了系外行星的质量，而凌日时间变化是衡量轨道行星相互间引力的一个指标。在最近的研究中，研究人员将TTV数据与恒星的径向速度分析结合起来。利用加利福尼亚州汉密尔顿山利克天文台的自动行星发现者望远镜和夏威夷莫纳凯亚山上W.M.凯克天文台的高分辨率梯形光谱仪，他们可以通过多普勒效应的红移和蓝移探测到恒星运动的细微变化--这有助于他们以前所未有的精度确定行星质量读数。为了获得这个太阳系中行星的精确信息，研究小组利用数百个径向速度测量数据和TTV数据建立了计算机模型。第一作者科里-比尔德（CoreyBeard）是加州大学洛杉矶分校物理学博士候选人，他说，将这两种读数结合起来，可以获得比以往任何时候都更多的关于这个系统的知识。比尔德说："我们花了很多时间反复试验，但在开发出系外行星文献中迄今为止最复杂的行星系统模型之一后，我们对自己的成果非常满意。"该论文的合著者、加州大学洛杉矶分校物理学和天文学副教授保罗-罗伯逊（PaulRobertson）说，行星数量之多是激励天文小组开展进一步研究的一个因素。他说："我们认为，从研究的角度来看，TOI-1136是非常有利的，因为当一个系统拥有多颗系外行星时，我们可以控制行星演化对宿主恒星的影响，这有助于我们关注导致这些行星具有这种特性的个别物理机制。"罗伯逊补充说，当天文学家试图对不同太阳系中的行星进行比较时，由于恒星的不同特性及其在银河系不同部分的位置，会有许多变量存在差异。他说，观察同一系统中的系外行星可以研究经历过相似历史的行星。TOI-1136系统及其年轻恒星闪烁的艺术效果图。资料来源：RaeHolcomb/PaulRobertson/UCI按照恒星的标准，TOI-1136非常年轻，只有7亿岁，这也是吸引系外行星猎手的另一个特点。罗伯逊说，寻找年轻恒星既"困难又特殊"，因为它们非常活跃。在恒星发展的这一阶段，磁性、太阳黑子和太阳耀斑更加普遍和强烈，由此产生的辐射会冲击和雕刻行星，影响它们的大气层。TOI-1136中已确认的系外行星TOI-1136b至TOI-1136g被专家们归类为"亚海王星"。罗伯逊说，最小的一颗行星的半径是地球的两倍多，其他行星的半径最多是地球的四倍，与天王星和海王星的大小相当。根据这项研究，所有这些行星绕TOI-1136运行的时间都少于水星绕地球太阳运行的88天。罗伯逊说："我们把整个太阳系装进了恒星周围的一个如此小的区域，以至于我们这里的整个行星系统都在这个区域之外。"它们对我们来说是奇怪的行星，因为我们的太阳系中没有与它们完全相似的东西，"合著者、加州大学洛杉矶分校物理学博士候选人蕾-霍尔科姆（RaeHolcomb）说。"但我们对其他行星系统的研究越多，就越觉得它们可能是银河系中最常见的行星类型"。这个太阳系的另一个奇特成分是可能存在第七颗行星，但尚未得到证实。研究人员检测到了该系统中另一种共振力的一些证据。罗伯逊解释说，当行星的运行轨道相互靠近时，它们会相互产生引力。他说："当你听到钢琴弹奏的和弦时，你会觉得很好听，这是因为你听到的音符之间存在共振，甚至是间隔。这些行星的轨道周期也有类似的间隔。当系外行星发生共振时，每次拉力的方向都是一致的。这可能会产生破坏稳定的效果，或者在特殊情况下，它可以使轨道更加稳定。"罗伯逊指出，这次调查远远没有回答他的研究小组关于这个系统中系外行星的所有问题，而是让研究人员希望获得更多的知识，特别是关于行星大气成分的知识。通过美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜（JamesWebbSpaceTelescope）先进的光谱分析能力，可以更好地进行这方面的研究。"加州大学利克天文台和凯克天文台都参与了这个非常重要的系统的表征工作，对此我感到非常自豪，"加州大学天文台副主任马修-谢特龙（MatthewShetrone）说。"在同一个系统中有这么多中等大小的行星，确实让我们能够测试行星形成的情况。我想更多地了解这些行星，我们会在同一个太阳系中发现熔岩世界、水世界和冰世界吗？感觉就像科幻小说一样"。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1416311.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1416311.htm

天文学家发现一颗系外行星正朝着毁灭的方向行进

天文学家发现一颗系外行星正朝着毁灭的方向行进一颗系外行星的轨道在围绕一颗衰老的恒星运行时发生了衰变，它的发现提供了对行星轨道衰变的渐进过程的新认识，使人们第一次看到了处于最后阶段的太阳系。被一颗恒星吞噬的命运被认为是许多行星的最终命运，包括大约50亿年后的地球。据科学家称，系外行星开普勒-1568b在遭遇灭顶之灾之前只剩下不到300万年。普林斯顿大学的亨利-诺里斯-拉塞尔天体物理学博士后阿什利-琼托斯是发现开普勒-1658b正在围绕其老化的恒星螺旋式地走向灭亡的团队的一员，为了解其他世界在其太阳系演变过程中的命运提供了机会。资料来源：普林斯顿大学天体物理科学系的斯蒂芬妮-赖夫。普林斯顿大学天体物理学系亨利-诺里斯-罗素博士后研究员阿什利-琼托斯说："几十年来，我们一直有理论家预测恒星及其行星的命运，但我们以前从未有观测数据来检验它们。我们也可以从我们自己的太阳系方面来考虑这个问题。一旦太阳将其所有的氢气融合成氦气，地球将生存多久？我们有一些想法，但最终很难确定。这些单行星系统对于帮助固定这些不同的理论来说真的很重要。"Chontos是《天体物理学杂志通讯》中一项新研究的第二作者，描述了研究人员对这颗注定失败的系外行星的观察。第一作者是ShreyasVissapragada，哈佛大学和史密森学会的51Pegasib研究员。"他说："我们以前曾检测到系外行星向其恒星内旋的证据，但我们以前从未见过这样一颗围绕进化恒星行进的行星。"对于类似于太阳的恒星来说，"进化"指的是那些已经将所有的氢气融合成氦气并进入其生命的下一个阶段的恒星。在这种情况下，该恒星已经开始膨胀成一个亚巨星。Vissapragada说："理论预测，进化的恒星非常有效地从它们的行星轨道上吸取能量，而现在我们可以用观测结果来检验这些理论。"这颗命运多舛的系外行星被命名为开普勒-1658b。正如它的名字所示，天文学家通过开普勒太空望远镜发现了它，开普勒太空望远镜是一项在2009年启动的先驱性行星猎取任务。这个世界是开普勒观测到的第一颗新的候选系外行星，当时它被称为KOI4.01--由开普勒确定的第四个感兴趣的物体。(在开普勒发射之前，KOI1、2和3已经被确认。）在早期，KOI4.01被认为是观测误差。十年后，Chontos在观察穿过其恒星的地震波时，意识到数据不符合模型的原因是科学家们认为他们是在为一颗太阳大小的恒星周围的海王星大小的物体。Chontos和她的同事表明，这颗行星和它的恒星都比最初预测的要大得多，此时，这个天体作为第1658个条目正式进入开普勒目录。开普勒-1658b是一颗所谓的热木星，这是给予质量和大小与木星相当，但围绕其主星处于炙热的超近轨道的系外行星的昵称。对于开普勒-1658b来说，这个距离仅仅是我们的太阳和其最紧密的轨道行星--水星之间的空间的八分之一。而且，与水星88天的轨道不同，开普勒-1658b仅用3.8天就能围绕其恒星旋转。对于热木星和其他非常接近其恒星的行星来说，轨道衰变和碰撞看起来是不可避免的。但事实证明，测量系外行星如何在其宿主恒星的轨道中盘旋是具有挑战性的，因为这一过程是极其缓慢的。就开普勒-1658b而言，新的研究报告指出，它的轨道周期正以每年约131毫秒（千分之一秒）的速度下降。检测这种下降需要多年的仔细观察。观察从开普勒开始，然后被位于南加州的帕洛玛天文台的黑尔望远镜发现，最后是2018年发射的凌日系外行星调查望远镜，即TESS。所有这三台仪器都捕捉到了凌日，凌日是指当一颗系外行星穿过其恒星的表面并导致恒星的亮度非常轻微地变暗。在过去的13年里，开普勒-1658b的凌日间隔略微但稳定地减少。同样的现象也是造成地球海洋涨落的原因：潮汐力。潮汐力是由轨道上的天体相互拉扯产生的，无论是地球和月球还是开普勒-1658b和它的恒星。两个天体都对对方施加引力，但较大的天体总是会占据优势，这意味着较小的天体弯曲更多。这种拉扯扭曲了每个物体的形状，当行星和恒星对这些变化做出反应时，能量就会被释放出来。根据它们之间的距离、它们的大小和它们的旋转速度，这些潮汐相互作用可能导致天体互相推开--地球和缓慢向外旋转的月球就是这种情况--或者向内推，就像开普勒-1658b向它的恒星那样。对于这些动力学，特别是在恒星-行星之间的情况下，研究人员仍有很多不了解，因此天体物理学家们渴望从开普勒-1658系统中了解更多。开普勒-1658b的恒星已经演化到了其恒星生命周期中开始膨胀的阶段，就像我们的太阳被预期的那样，它已经进入了天文学家所说的亚巨星阶段。理论家们预测，与我们太阳这样的富氢恒星相比，进化后的恒星的内部结构更容易导致从行星的轨道上获取的潮汐能量的消散，这将加速轨道衰变过程，使其更容易在人类的时间尺度上进行研究。琼托斯说："尽管从物理上讲，这颗系外行星的系统与我们的太阳系非常不同，但它仍然可以告诉我们很多关于这些潮汐消散过程的效率，以及这些行星可以生存多久。"她说，开普勒-1658b大约有20亿年的历史，正处于其生命的最后1%。她和她的同事预测，这颗行星将在大约300万年后与它围绕运转的恒星发生碰撞。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1341085.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1341085.htm

天文学家在超冷矮星SPECULOOS附近发现系外行星 距地球仅55光年

天文学家在超冷矮星SPECULOOS附近发现系外行星距地球仅55光年系外行星SPECULOOS-3b绕其恒星运行的艺术家视图。这颗行星和地球一样大，而它的恒星比木星稍大，但质量更大。图片来源：LionelGarcia超冷矮星是宇宙中质量最小的恒星，大小与木星相似。与太阳相比，它们的温低上许多，质量小十倍，亮度小一百倍。它们的寿命比我们的恒星长一百多倍，当宇宙变得寒冷和黑暗时，它们将是最后闪耀的恒星。虽然超冷矮星在宇宙中比太阳恒星常见得多，但由于它们的光度很低，人们对它们的了解仍然很少。尤其是对它们的行星知之甚少，尽管它们在我们银河系的行星群中占了很大一部分。正是在这样的背景下，由列日大学领导的SPECULOOS协会刚刚宣布发现了一颗新的地球大小的行星，它围绕着附近的一颗超冷矮星运行。SPECULOOS-3b系外行星距离地球约55光年。从宇宙尺度来看，这是非常近的距离，因为我们的银河系长达10万光年。SPECULOOS3是在这种恒星周围发现的第二个行星系统："SPECULOOS-3b实际上与我们的行星大小相同，"发表在《自然-天文学》上的这篇文章的第一作者、天文学家MichaëlGillon解释说。它的昼夜永远不会结束。我们认为，这颗行星是潮汐锁定的，因此它的同一面，即日面，总是面向恒星，就像月球面向地球一样。另一方面，黑夜的那一面将被锁定在无尽的黑暗中"。系外行星SPECULOOS-3b绕其恒星运行的艺术家视图。这颗行星和地球一样大，而它的恒星比木星稍大，但质量更大。资料来源：NASA/JPL-Caltech由天文学家米夏埃尔-吉隆（MichaëlGillon）发起并领导的SPECULOOS（搜索超冷矮星上的行星）项目，专门用于搜索最近的超冷矮星周围的系外行星。研究人员继续说："这些恒星散布在天空中，因此必须在数周内逐一对它们进行观测，这样才有可能探测到凌日行星。这就需要一个由专业机器人望远镜组成的专用网络。这就是SPECULOOS背后的理念，它由列日大学、剑桥大学、伯明翰大学、伯尔尼大学、麻省理工学院和苏黎世联邦理工学院联合运行。""我们专门设计了SPECULOOS来观测附近的超冷矮星，以寻找适合详细研究的岩石行星，"列日大学天文学家LaetitiaDelrez评论道。"2017年，我们使用TRAPPIST望远镜的SPECULOOS原型发现了著名的TRAPPIST-1系统，该系统由7颗地球大小的行星组成，其中包括几颗潜在的宜居行星。这是一个极好的开端！"SPECULOOS-3恒星的温度是太阳的1/3左右，平均温度约为2600°C。由于它的超短轨道，这颗行星每秒钟从太阳接收到的能量几乎是地球的16倍，因此，它实际上受到了高能辐射的轰击。麻省理工学院教授、SPECULOOS北方天文台及其Artemis望远镜联合主任JuliendeWit说："在这样的环境中，行星周围存在大气层的可能性很小。"这颗行星没有大气层这一事实可能会在多个方面带来好处。例如，它可以让我们了解到很多关于超冷矮星的知识，这反过来又可以对它们潜在的宜居行星进行更深入的研究。事实证明，SPECULOOS-3b是2021年发射的詹姆斯-韦伯太空望远镜（JamesWebbSpaceTelescope）的绝佳目标。"有了詹姆斯-韦伯太空望远镜，我们甚至可以研究这颗行星表面的矿物学！"埃尔莎-杜克罗特（ElsaDucrot）兴奋地说，她曾是列日大学的研究员，现在巴黎天文台工作。"这一发现表明，我们的SPECULOOS-North观测站有能力探测到适合进行详细研究的地球大小的系外行星。而这仅仅是个开始！在瓦隆大区和列日大学的资助下，两台新的望远镜--猎户座望远镜和阿波罗望远镜将很快加入特内里费岛泰德火山高原上的阿耳忒弥斯望远镜，以加快寻找这些迷人行星的步伐，"MichaëlGillon总结道。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1431007.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1431007.htm

天文学家在系外行星的大气层中发现已知最重元素

天文学家在系外行星的大气层中发现已知最重元素天文学家发现了迄今为止在系外行星大气中发现的已知最重元素--钡。他们惊讶地发现，在超热气态巨行星WASP-76b和WASP-121b--两颗系外行星--的大气层中高空发现了钡。据悉，这两颗行星是围绕太阳系外恒星运行的行星。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1329447.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1329447.htm

天文学家正研究奇特灼热系外行星WASP-76 b的化学元素构成

天文学家正研究奇特灼热系外行星WASP-76b的化学元素构成由博士StefanPelletier领导的国际团队蒙特利尔大学Trottier系外行星研究所的学生最近宣布，他们对极热的巨型系外行星WASP-76b进行了详细研究。使用双子座北望远镜上的MAROON-X仪器，该团队能够识别并测量地球大气中11种化学元素的丰度。其中包括形成岩石的元素，其丰度甚至不为太阳系中的巨行星（例如木星或土星）所知。该团队的研究发表在《自然》杂志上。Pelletier说：“数百光年外的系外行星能够教会我们一些本来不可能了解我们自己的太阳系的东西，这种情况确实很少见。这项研究就是这种情况。”此处描绘的超热巨型系外行星WASP-76b是一个非常热的世界，其轨道非常靠近其巨星。图片来源：国际双子座天文台/NOIRLab/NSF/AURA/J一个巨大、炎热、陌生的世界WASP-76b是一个陌生的世界。它达到极端温度是因为它非常接近其母星，这是一颗距离双鱼座634光年的大恒星：大约比水星到太阳的距离近12倍。它的质量与木星相似，但体积几乎是木星的六倍，因此相当“膨胀”。自从2013年广角行星搜索(WASP)计划发现它以来，许多团队对其进行了研究并确定了其大气中的各种元素。值得注意的是，在2020年3月《自然》杂志上发表的一项研究中，一个团队发现了铁特征，并假设地球上可能存在铁雨。意识到这些研究价值后，Pelletier开始利用夏威夷双子座北8米望远镜（国际双子座天文台的一部分）上的MAROON-X高分辨率光学摄谱仪对WASP-76b进行新的独立观测，由NSF的NOIRLab运营。“我们认识到，强大的新型MAROON-X摄谱仪将使我们能够以任何巨行星前所未有的详细程度研究WASP-76b的化学成分，”该研究的合著者、UdeM天文学教授BjörnBenneke说道。StefanPelletier博士研究导师。StefanPelletier及其同事使用双子座北望远镜评估超热系外行星WASP-76b的大气成分。图片来源：国际双子座天文台/NOIRLab/NSF/AURA/PHorálek（奥帕瓦物理研究所）与太阳相似的构图在太阳内部，元素周期表中几乎所有元素的丰度都是非常准确的。然而在巨行星中只有少数元素是这样的，它们的成分仍然受到很少的限制。这阻碍了对这些行星形成机制的理解。由于WASP-76b距离恒星如此之近，其温度远高于2000°C。在这些温度下，许多通常在地球上形成岩石的元素（如镁和铁）被蒸发并以气态形式存在于高层大气中。研究这颗奇特的行星可以前所未有地洞察巨行星中岩石形成元素的存在和丰富程度，因为在像木星这样较冷的巨行星中，这些元素在大气层中的位置较低而无法检测到。Pelletier和他的团队在这颗系外行星的大气中测量到的许多元素的丰度——例如锰、铬、镁、钒、钡和钙——与其宿主恒星以及我们太阳的丰度非常接近。这些丰度不是随机的：它们是大爆炸的直接产物，随后是数十亿年的恒星核合成，因此科学家测量到所有恒星中的成分大致相同。然而，它与像地球这样的岩石行星的组成不同，后者的形成方式更为复杂。这项新研究的结果表明，巨行星可以保持其形成的原行星盘的整体组成。其他元素的耗尽非常有趣然而，与恒星相比，行星中的其他元素都被耗尽了——Pelletier发现这一结果特别有趣。“WASP-76b大气中似乎缺失的这些元素恰恰是那些需要更高温度才能蒸发的元素，比如钛和铝，”他说。“与此同时，那些符合我们预测的元素，如锰、钒或钙，都会在稍低的温度下蒸发。”研究小组的解释是，观测到的巨行星高层大气的成分对温度极其敏感。根据元素的凝结温度，它会以气体形式存在于大气的上部，或者凝结成液体形式，并沉入更深的层。当以气体形式存在时，它在吸收光方面发挥着重要作用，可以在天文学家的观测中看到。当它凝结时，天文学家无法检测到它，并且在他们的观测中完全不存在。“如果得到证实，这一发现将意味着两颗温度略有不同的巨型系外行星可能拥有截然不同的大气层。有点像两锅水，一锅水温度为-1°C，是冷冻水，一锅水温度为+1°C，是液态水。例如，在WASP-76b上观察到钙，但在稍微冷一点的行星上可能观察不到。”首次检测出氧化钒Pelletier团队的另一个有趣发现是检测到一种名为氧化钒的分子。这是第一次在系外行星上明确地检测到它，天文学家对此非常感兴趣，因为他们知道它会对炽热的巨行星产生重大影响。“这种分子与地球大气中的臭氧发挥着类似的作用：它在加热高层大气方面非常有效。这导致温度随着高度的变化而升高，而不是像较冷的行星上通常看到的那样降低。”镍元素在这颗系外行星大气层中的含量显然比天文学家的预期更为丰富。许多假设可以解释这一点；其一是WASP-76b可能吸积了来自类似水星的行星的物质。在我们的太阳系中，这颗小型岩石行星由于其形成方式而富含镍等金属。Pelletier的团队还发现，之前研究中报道的WASP-76b东西半球之间铁吸收的不对称性对于许多其他元素也同样存在。这意味着造成这种情况的潜在现象可能是一个全球过程，例如地球一侧存在温差或云层，而另一侧则不存在，而不是像之前建议的那样是凝结成液体形式的结果。确认并利用经验Pelletier和他的团队非常渴望更多地了解这颗系外行星和其他超热巨行星，部分原因是为了证实他们的假设，即温度略有不同的行星上可能存在截然不同的大气层。他们还希望其他研究人员能够利用他们从这颗巨大的系外行星中学到的知识，并将其应用于更好地了解我们自己的太阳系行星以及它们是如何形成的。“一代又一代的研究人员利用木星、土星、天王星和海王星测量的氢和氦丰度来确定气态行星形成理论的基准，”本内克说。“同样，在WASP-76b上测量钙或镁等重元素将有助于进一步了解气态行星的形成。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1369747.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1369747.htm