天文學家首次見證行星瓦解與死亡全過程(圖)

中外天體物理學家聯合組成的一個研究小組已經明確，太陽系外的一顆巨大行星正在被它的中央恆星扭曲和摧毀——這一發現有助於解釋這顆名為WASP- 12b的行星體形為何會異常龐大。

這一發現不僅可以解釋WASP-12b上發生了什麼，還意味著科學家獲得了絕無僅有的一次良機，來觀測一顆行星如何步入它生命的最終階段。這項研究的合作者之一、北京大學科維理天文與天體物理研究所(Kavli Institute for Astronomy and Astrophysics)所長、美國加利福尼亞大學聖克魯茲分校的林潮教授說：「這是天文學家第一次見證一顆行星正在發生的瓦解和死亡過程。」科維理天文與天體物理研究所是北京大學新成立的一個研究機構，在這項研究中承擔了主要工作。他們在2010年2月25日出版的《自然》雜誌上公布了這些發現。

這項研究的第一作者李抒璘當時仍在科維理天文與天體物理研究所讀研究生，她和一個研究小組分析了這顆行星的觀測數據，證明其主星的引力如何一邊使這顆行星「浮腫」，一邊加快了它的迅速瓦解過程。

發現於2008年的WASP-12b是過去15年來在太陽系外發現的400多顆行星當中最難以理解的一顆。它圍繞著御夫座中一顆質量與太陽相當的恆星運行。和大多數已知的太陽系外行星一樣，WASP-12b是一顆巨大的氣態行星，在這方面跟太陽系裡的木星和土星有些類似。不同之處在於，它在極近的距離上圍繞主星旋轉，到主星的距離只有日地平均距離的1/44。另一個奇怪之處是，它的體形遠遠超過了天體物理模型預言的大小。根據估算，它的質量只比木星多大約50%，半徑卻大了80%，體積是木星的6倍！它還異常灼熱，面向主星那一面的溫度超過2,500℃。

這些研究人員認為，必定有某種機制使這顆行星膨脹到了如此出乎意料的程度。他們把分析焦點放在了潮汐力上，認為WASP-12b上強大的潮汐力足以產生觀測到的種種效應。

在地球上，地球和月球之間的潮汐力導致海洋一天有兩次潮起潮落。然而，WASP-12b距離主星非常近，因此這顆行星上的潮汐力會非常巨大，甚至完全改變了這顆行星的形狀，從球形變成了接近橄欖球的形狀。

這些潮汐力不光會扭曲這顆行星的形狀。通過持續不斷地改變行星的形狀，潮汐力還會在行星內部造成摩擦。這種摩擦產生熱量，導致這顆行星膨脹。林潮教授說：「這是第一次獲得直接證據，證明行星內部加熱 (或者說‘潮汐加熱’)能夠使這顆行星膨脹到目前的大小。」

這些研究者說，儘管WASP-12b非常巨大，它卻面臨著早早夭折的命運。事實上，過度「浮腫」正是麻煩之一。由於體形過度膨脹，這顆行星已經無法在與主星引力的拉鋸戰中留住自身的物質。李抒璘解釋說：「WASP-12b以約每秒60億噸的速率向中央恆星流失質量。以這個速率，這顆行星將在一千萬年裡被中央恆星完全吞噬。這聽起來似乎是一個很長的時間，但是對於天文學家來說，這個時間很短。這顆行星的壽命僅為地球目前年齡的1/450。」

從WASP-12b流失的物質不會直接掉入主星，而是在主星周圍形成一個盤，盤旋著緩慢流入主星。對WASP-12b軌道運動的深入分析表明，這個盤中還存在另一顆質量較小的行星在擾動它的軌道。這顆行星很可能是一顆大質量的類地行星——俗稱「超級地球」。

這個行星物質盤以及包含在其中的超級地球，都可以用現有的觀測設施探測到。它們的性質將有助於我們進一步明確WASP-12b這顆神秘行星的歷史和命運。