宇宙中的「卷王」:公轉最快只要16個小時?細說神奇的熱木星

神了個覓 發佈 2024-02-28T00:04:40.721337+00:00

在閱讀此文前,麻煩您點擊一下「關注」,既方便您進行討論與分享,又給您帶來不一樣的參與感,感謝您的支持。在茫茫的宇宙中,人類總能發現未知的驚喜,比如說神奇的熱木星。光聽名字,似乎「熱木星」應該是被加熱的木星。可別覺得這說法有什麼問題。

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在茫茫的宇宙中,人類總能發現未知的驚喜,比如說神奇的熱木星。

光聽名字,似乎「熱木星」應該是被加熱的木星。

可別覺得這說法有什麼問題。

熱木星正是表面溫度極高的,酷似木星一般的氣態行星。

儘管太陽系找不到它的存在,但在宇宙中,熱木星可是大哥大般的人物。

2021年,美國宇航局發現了迄今為止運行「最快」的熱木星,它的運轉速度極為驚人。

簡單來說,地球需要花費三百多天完成公轉的任務,可這顆熱木星只需要十六個小時。

放在現代社會,這絕對是內卷之王。

熱木星之「卷」

人類首次發現熱木星的存在,也不過是近十來年的事情。

藉助著高端的科技手段,人類的「眼睛」越過了地球的邊界,邁出了太陽系,在浩瀚的宇宙間肆意地探索著。

熱木星,就是二十一世紀以來,天文學上的重大發現之一。

如前所述,熱木星和木星這類天體的形態差不多,都是氣態行星、

但與木星不同的是,熱木星擁有極高的表面溫度。

這也不是說,熱木星擁有一顆無比熾熱的心,非要向宇宙宣告自己熱誠的愛。

而是,熱木星根本沒得選擇。

之所以熱木星表面溫度如此之高,是因為它們與恆星之間的距離實在是過於靠近。

近到什麼地步呢?

法國教授納穆尼曾指出,熱木星一般誕生於寒冷的外行星帶,誕生之後就在不斷地往恆星遷移。

這個過程僅僅需要花費十萬年。

對於普通人來說,十萬年或許是個很遙遠的數字。

但在宇宙之間,十萬年根本就是一個極其短暫的時間。

試想一下,大部分太陽系行星的存活時間,都是以億年為計數單位的。

因而,可以猜想,熱木星距離恆星的距離根本算不上遠。

也正是因為太靠近恆星,幾乎所有的熱木星都逃不過被恆星熾熱溫度烘烤的結局。

根據科學家們目前的觀測結果,太陽系外的熱木星大概有五百來顆,這些行星表面根本不存在著岩石這類堅硬的物質。

毫無疑問,在高溫面前,沒有什麼物質能夠抵擋得住它的攻擊。

但靠恆星過近,還有一個致命的危害:運轉軌道過短。

在已知的熱木星運轉數據中,科學家們驚訝地發現,熱木星似乎是在比拼各自的運轉速度。

繞著恆星公轉一周,最慢的熱木星要花費十天的功夫才能完工;而最快的熱木星卻只需要十六個小時。

幾乎所有的熱木星都在爭相表現自己,都在努力地靠近恆星。

據美國研究團隊公開的信息顯示,這顆公轉時間只需要16小時的熱木星名叫TOI-209。

它的個頭挺大,大概是木星的五倍。

但TOI-209與恆星的距離,卻是木星遙不可及也不敢妄想的:僅有150萬英里。

需要強調的是,在天文學上,行星離恆星太近絕對不是一件好事。

由於行星無法頂住恆星的壓力,大部分行星過於靠近恆星之後的唯一結局就是被吞噬。

而按照百萬英里的距離估算,TOI-209被恆星吞噬那是早晚的事。

有趣的是,根據天文學家們的觀測,目前這顆熱木星正處於「軌道衰變」的過程,不但自身運轉軌道大幅度縮短,而且還逐漸地與恆星軌道相吻合。

換言之,一旦TOI-209的運轉軌道最終與恆星軌道完全一致,那麼它就完全地落入恆星的掌握之中,只能被迫消亡。

那麼,最關鍵的問題來了,既然靠近恆星不是個什麼好事,為什麼熱木星們還要爭相地「靠近」呢?

恆星引力場的誘惑

沒錯,熱木星們並不是出於本能地想要靠近恆星,而是因為抵不住恆星引力的誘惑。

引力作為宇宙間最為常見的推動力,是恆星發展過程中的必然產物。

通常情況下,恆星的引力場會隨著距離的增加而相對減弱。

因此,靠近恆星的行星們,總是更容易受到引力的影響;而離恆星較遠的行星們,卻能夠相對自在地活動。

以上規律,均是人類在太陽系中發現的。

一出太陽系,整個宇宙就像瘋了一樣,完全不按套路出牌。典型的例子便是熱木星。

如前所述,熱木星往往誕生於寒冷的地帶。按照行星基本的生存規則,熱木星可以活得像個冰窖,不會產生多大的問題。

但是,對於熱木星來說,誕生於寒冷地帶也就意味著天體沒有基本物質來保障自身質量。

而沒有基本物質的行星,就無法形成自己的重力場,也就無法抵擋住恆星的引力誘惑,只能被後者肆意玩弄於手掌之間。

因此,失去物質平衡的熱木星只能向恆星奔去。

這還是恆星引力誘惑的些許威力。

從天文學的角度來說,一個天體並不是任何一面都能感受到恆星引力的誘惑。

這既取決於天體的公轉速度,又關於天體的自轉運動。

對於熱木星來說,由於過分靠近恆星,其自身所受到的力是不均勻的。

這種不均勻又會不斷地拖累熱木星的自轉速度,進而導致它自轉越來越慢,最後與公轉融為一體。

換言之,熱木星實際上區分不了它是在自轉還是在公轉。

表面上看,自轉與公轉軌道相同似乎不影響什麼。

可事實上,一旦某個天體的兩種運轉軌道完全一致,那麼此天體便會處於僵化的狀態:面向恆星與背對恆星的半球永遠不變。

向著恆星的那面,永遠光輝燦爛,處於數不完的白晝之中。

而背對恆星的那面,則永世處於黑暗之中。

這既是熱木星的現狀,同時也是其他行星的現狀。

在太陽系中,金星就是一個首當其衝的典型例證。

金星受著恆星的強大引力拉扯,導致其自轉與公轉基本一致,因此,金星的一天大概是地球的二百多天。

光是時間漫長,倒也還不是什麼大問題,畢竟還能真正體會一下度日如年的滋味。

與極晝和永夜相關的,是巨大的氣溫差。

強大的氣溫差又會激起大氣氣流的劇烈涌動,繼而導致烈風的到來。

根據科學家們的觀測數據顯示,熱木星上刮的可都是超音速的颶風,其速度之猛烈遠非常人所能想像。

也正是由於颶風的加持,使得熱木星以更快的速度接近恆星,順帶喪失了屬於自己的衛星。

通常情況下,每一個行星都有屬於自己的衛星。

然而,在熱木星這裡,衛星根本沒有存在的必要。

因為,熱木星的誕生就是為了向恆星靠近,而在這一靠近的過程中,屬於熱木星的衛星都會被其靠近恆星的速度給甩開。

由此一來,熱木星反而活得像個孤單星球一樣。

即使如此,孤寡老人的熱木星也沒有喪失自身的質量。

一般來說,受到恆星引力誘惑的行星,都會在靠近恆星的道路上被迫丟棄構成物質,進而其質量也會越變越小。

但熱木星在這一方面又是一個例外。

難道,熱木星有什麼抗擊恆星吸收物質的法寶麼?

又或者,這是熱木星維護自我尊嚴的方式,畢竟衛星什麼的早已不屬於自己。

自我膨脹的熱木星

熱木星之所以能夠抵抗得住恆星的物質搜刮能力,還在於其本身並不存在什麼基本物質。

但是,它也不是一個完全虛化的天體,而是擁有超強電離子的氣態天體。

2021年,科學家們首次發現了熱木星體量如此龐大的原因。

原來,熱木星能夠「無物質」地生長到目前的體量,靠的是內部電流的功勞。

等等,連物質都不存在的天體,又何來的內部電流呢?

道理很簡單,內部電流不一定要通過天體物質的碰撞產生,也可以經外力因素加工產生。

如果行星的外部溫度在恆星的煎熬下達到了一千五百度的高溫,那麼就能電離出鈉、鉀等微量元素。

這些「憑空」產生的元素繼而在熱木星大氣中穿流,帶起了強大的電流。

電流並未短暫地停留在大氣層,而是迅速地接受行星颶風的呼喚,任由颶風將之帶往天體的任何一處地方。

當吹到存有天體磁場地方的時候,這股強大的電流又與之發生劇烈反應,由此產生足以深入天體核心的內部電流迴路。

於是,整個熱木星就實現了內部的電流接通工作。在內部電流的主導下,熱木星始終都擁有一股往外釋放的熱量,這股熱量無處發泄,只能不斷地推搡熱木星的內核。

如此一來,熱木星在巨大熱量的作用下,一步步地走向自我膨脹的道路。

也正是因為這個原因,不存在過多物質的熱木星能夠膨脹至超大質量。

值得一提的是,公轉一年只需十多個小時的熱木星,其質量大抵能夠等同於它的恆星。

由此可見,熱木星的膨脹程度還不是一般行星所能比較的。

探討熱木星的形成機制,並不僅是因為人類好奇宇宙間的「另類」存在,更多的是為了研究透徹宇宙的演變機制,為日後的人類發展做打算。

在太陽系中,也存在著像熱木星那般的氣態行星,如木星。

目前,木星的運行軌道還算正常,整個天體也離恆星較遠,但是沒人能保證日後木星不會突然地改變軌道,加速向恆星靠近。

一旦木星如此演變的話,那麼它大概率就是下一個金星。

而金星是否又會演變成熱木星的樣子,誰都意料不到。

應當說明的是,在太陽系中生存的水星、金星也因為與恆星距離過近,而沒有屬於自己的衛星。

因此,倘若當下的人類能對熱木星的發展多一些了解,也能對未來太陽系的動盪防患於未然。

與此同時,熱木星的存在也激起了科學家們在其他問題上的激烈討論:是否所有行星的終點都是為恆星所吞噬。如果行星的命運註定如此,那麼行星在被恆星吞噬的過程又是如何的呢?

顯然,人類暫時無法回答前一個問題。就眼下的觀測結果來說,的確不存在著一個逃離恆星掌控的例外。

但是憑藉現下的科技,人類的確有可能回答後一個問題。

美國宇航局的研究員聲稱,未來只要利用好哈勃和韋伯望遠鏡,就有可能更詳細地揭示熱木星為恆星吞噬的情況。

如此一來,人類或許能夠更警覺於地球的細微變化。

參考文獻

[1]胡永云:《太陽系外行星大氣與氣候》[J],《大氣科學》2013年第2期。

[2]胡永云:《系外行星和系外生命——兼談2019年諾貝爾物理學獎》[J],《科學通報》2019年第36期。

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