邻居挤压,行星表面熔岩闪耀

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加州大学河滨分校的天体物理学家斯蒂芬·凯恩不敢相信自己的计算。他对他研究的行星能否如此极端表示怀疑。

凯恩从未想过会发现这颗遥远星系中的一颗行星上有如此多活跃的火山,以至于从远处观察时,它呈现出一种炽热、发红的光辉。

"那是一个让你惊叹的发现时刻,你会觉得,‘哇,这实际上是令人惊异的,它竟然存在,’" 凯恩说道。详细描述这一发现的论文已经在《天文杂志》上发表。

美国国家航空航天局(NASA)于2018年发射了寻找系外行星的“TESS”卫星,该卫星搜索包括可能支持生命的行星在内的围绕着最亮的恒星运转的系外行星。

凯恩正在研究一个名为HD 104067的星系,距离我们太阳约66光年,这颗恒星系统已知存在一个巨大行星。 "TESS"刚刚在该系统中发现了一个新的岩石行星的信号。在收集有关该行星的数据时,他意外地发现了另一颗行星,将该系统中已知的行星总数增加到三颗。

这颗新被“TESS”发现的行星是一颗类似地球的岩石行星,但体积要大30%。然而,与地球不同,它更像是木星的岩石内卫星——伊俄,也是太阳系中火山活动最频繁的天体。

"我会把这个类地行星形容为比伊俄还要夸张的伊俄," 凯恩说道。“它被迫处于一个不断爆发火山的情况中。在光学波长下,你将看到一颗发红、炽热的行星,表面覆盖着熔岩。”

凯恩计算出新行星TOI-6713.01的表面温度将达到2600开尔文,这比一些恒星还要炽热。

引起伊俄和这颗行星火山活动的原因是重力作用。伊俄与木星非常接近。凯恩解释说,木星的其他卫星将伊俄推入椭圆形或“偏心”轨道,使得它受到非常强的引力作用。

"如果没有其他卫星,伊俄将围绕木星以圆形轨道运行,表面将十分平静。相反,木星的引力压迫伊俄,导致其不断爆发火山," 凯恩说道。

同样地,在HD 104067系统中有两颗行星距离恒星比这颗新行星更远。这些外部行星也把内部岩石行星推向椭圆轨道运行,并在轨道和自转时挤压它。

凯恩将这种情况比作壁球游戏,小橡胶球反复被球拍击打而反弹并变得越来越热。这种效应称为潮汐能量,当提及一个天体对另一个天体的引力影响时使用这个术语。在地球上,潮汐大部分是月球引力拖动我们的海洋形成的结果。

未来,凯恩和他的同事们希望测量这颗炽热行星的质量,并了解其密度。这将告诉他们火山喷发可利用的物质有多少。

凯恩表示,有关行星的潮汐效应历来不是系外行星研究的重点。也许这一发现会改变这一情况。

"这让我们了解到有多少能量可以被输送到一个类地行星,以及这样做的后果," 凯恩说道。“虽然我们知道恒星也会对行星的热量产生影响,但这里绝大部分的能量来自潮汐,这一点不容忽视。”

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