目前為止科學家發現的最令人困惑的行星是“熱木星”——巨大的氣體球，大小與木星差不多，可以在10天內圍繞着自己的恆星完成公轉（木星的公轉周期將近12年）。迄今為止，科學家在太陽系外已經發現了大約400顆熱木星。但這些沉重的旋渦是如何形成的，仍然是行星科學中最大的未解之謎之一。
近日，美國國家航空航天局（NASA）凌日系外行星勘測衛星（TESS）研究團隊發現了最極端的超熱木星之一，它的質量大約是木星的5倍，可以在短短16小時內圍繞其恆星旋轉，其軌道是迄今為止已知的氣體巨星中最短的。相關研究結果發表於11月23日《天文學雜誌》。
據估計，這顆熱木星日面約為3500開爾文，接近6000華氏度，大約與一顆小恆星一樣熱。這使得這顆被命名為TOI-2109b的行星成為迄今為止探測到的第二最熱行星。
從它的性質來看，天文學家認為TOI-2109b正在“軌道衰變”過程中，也就是盤旋着進入它的恆星。它極短的軌道被預測會導致這顆行星比其他熱木星更快地向其恆星旋轉。
“在一兩年內，如果幸運的話，我們可能能夠探測到這顆行星是如何靠近它的恆星的。”該研究作者、NASA戈達德太空飛行中心Ian Wong表示，我們在有生之年不會看到這顆行星落入它的恆星，但再過1000萬年，這顆行星可能就不存在了。
2020年5月13日，TESS開始觀測TOI-2109，這是一顆位於大力神星座南部的恆星，距離地球約855光年。
在近一個月的時間裡，該航天器收集了恆星光線的測量數據，TESS團隊隨後分析了凌日現象——恆星光線周期性下降，這可能表明有一顆行星從恆星前面經過，並短暫地擋住了恆星光線的一小部分。TESS的數據證實，這顆恆星確實擁有一個每16小時經過一次的天體。
該團隊將信息分享至天文學界，在接下來的一年裡，多個地面望遠鏡跟進，在一定的頻帶範圍內更近距離地觀察這顆恆星。這些觀測結合TESS的初步探測，證實了凌日物體是一顆軌道行星，被命名為TOI-2109b。
通過分析各種光學和紅外波長的測量結果，該團隊確定TOI-2109b的質量約為木星的5倍，非常接近其恆星，距離約150萬英里。相比之下，水星距離太陽約3600萬英里。
這顆行星的恆星在大小和質量上大約比太陽大50%。根據觀測到的系統特性，研究人員估計，TOI-2109b正以每年10到750毫秒的速度旋轉進入其恆星，比迄今為止觀測到的任何熱木星都要快。
考慮到這顆行星的尺寸和與恆星的距離，研究人員確定TOI-2109b是一顆超熱的木星，它的軌道是已知氣體巨星中最短的。像大多數熱木星一樣，這顆行星似乎是潮汐鎖定的，有着永恆的白天和黑夜的一面，就像月球對地球的影響一樣。從長達一個月的TESS觀測中，研究小組能夠看到這顆行星圍繞其軸旋轉時亮度的變化。
通過觀察這顆行星在可見光和紅外波長下從其恆星後面經過過程，研究人員估計其日面溫度達到3500開爾文以上，但這顆行星的夜側亮度低於TESS數據的靈敏度。
該研究共同作者、麻省理工學院Kavli天體物理和空間研究所研究科學家Avi Shporer說：“這引發了我們的思考，是那裡的溫度很低，還是行星以某種方式將白天的熱量轉移到夜晚的一側？我們還處於嘗試回答這些超熱木星問題的最初階段。”
研究人員希望在不久的將來用更強大的工具觀測TOI-2109b，包括哈勃太空望遠鏡和即將發射的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡。更詳細的觀察可以揭示熱木星落入其恆星時所經歷的情況。
“像TOI-2109b這樣的超熱木星構成了最極端的系外行星子類。”Wong說，“我們才剛剛開始了解它們大氣中發生的一些獨特的物理和化學過程，而在我們自己的太陽系中沒有類似的過程。”
相關論文信息：https：//doi.org/10.3847/1538-3881/ac26bd
本文轉自中國科學報