K2-360 b：天文学家发现迄今为止密度最大的行星

K2-360 是一个新发现的行星系统，其中有一颗超致密行星，很可能是以前更大世界的核心，由其伴星的动态相互作用形成。一个由日本和欧洲组成的国际研究小组发现了一个围绕类太阳恒星运行的全新多行星系统。新发现的行星中，有一颗周期极短的行星，其密度是有史以来最高的之一。这项发表在《科学报告》上的发现，为了解行星在极端条件下的形成和演化提供了宝贵的见解。

艺术家对K2-360系统的构想，图中展现了密度极高的超级地球K2-360 b（红色）在其近乎接近太阳的轨道上绕行，背景中则是更遥远的伴星K2-360 c（蓝色）。K2-360 b仅需21小时就能完成一次公转，其极高的温度可能导致其表面熔融或部分熔融。图片来源：天体生物学中心

通过将相同的建模技术应用于未来的系外行星发现，这些发现可以作为研究其他行星系统演化的框架。

这个新发现的系统名为K2-360，距离地球约750光年。它由两颗行星组成，围绕一颗与太阳相似的恒星运行：

K2-360 b：一颗周期极短的“超级地球”——一颗比地球大但比海王星小的岩石行星——其体积约为地球的1.6倍，绕其恒星运行一周的周期为21小时。它的质量是地球的7.7倍，是迄今为止发现的同类型行星中密度最大、特征最清晰的行星。

K2-360 c：一颗较大的外行星，质量至少是地球的15倍，绕行周期为9.8天。这颗行星不会凌日其恒星，因此其确切大小尚不清楚。

失去地幔的超级地球

K2-360 b 的极端密度表明它可能是曾经更大的行星的剥离核心，由于附近主恒星的强烈辐射而失去了外层。

黑色恒星代表恒星的位置。彩色线条代表两颗行星的轨道。黄色代表外行星，其轨道倾角较大。红色代表内行星。随着时间的推移，由于外行星的影响，行星轨道变得越来越长，然后突然向内迁移，形成一个围绕恒星的更小的轨道。图片来源：Alessandro Alberto Trani

都灵大学的合著者达维德·甘多尔菲解释道：“这颗行星让我们得以一窥一些近地世界的可能命运，这些世界经过数十亿年的进化后，只剩下致密的岩石核心。”

“我们的动力学模型表明，K2-360 c 可能通过一种称为高偏心率迁移的过程将内行星推入其当前的紧密轨道，”尼尔斯玻尔研究所博士后、论文合著者亚历山德罗·阿尔贝托·特拉尼 (Alessandro Alberto Trani) 说。

这涉及到引力相互作用，首先使内行星的轨道变得非常椭圆，然后潮汐力逐渐使其靠近恒星，形成圆形轨道。或者，潮汐圆化可能是由行星的自转轴倾斜引起的。

行星系统历史的书写始于预测，止于现在

亚历山德罗·特拉尼参与创建了有助于解释行星系统演化的动力学模型：“当我们的目标是了解系统的起源时，我们必须评估它的初始配置，然后看看哪些设置自然地演变成我们现在观察到的样子。

由于并非所有初始条件都能重现当前的系统，我们在广泛的参数空间中运行了多次模拟。我们对关键演化机制（在本例中为潮汐迁移）的了解决定了我们选择探索哪些初始条件。

最后，我们将模拟结果（例如，每颗行星的轨道参数、质量及其随时间的变化）与径向速度法和凌日法观测数据进行比较。如果模拟系统与实际测量结果相符且保持稳定，则将增强我们的理解，即这些初始条件和物理过程能够准确描述真实的行星系统。

通过这种方式，我们不仅可以对无法测量的参数进行限制，还可以构建一个完整的叙述：不仅仅是行星“现在”是什么样子，还有它们随着时间的推移如何到达那里。

行星系统可以被视为一个工具箱

这个行星系统之所以成为一个特殊的实验室，有几个原因。首先，我们可以通过凌日观测来观察K2-360b。凌日观测是指行星经过恒星前方时进行测量，以确定其大小和轨道周期。径向速度数据（即行星与恒星之间的引力）可以用来确定其质量。

这些观测结果使我们能够计算出这颗行星的密度，进而计算出它的成分。事实证明，K2-360b 是一颗密度极高的超级地球，富含铁元素，这表明它可能曾经拥有一层厚厚的气态大气层，后来被潮汐力和恒星辐射剥离。我们现在看到的可能是这颗行星裸露的核心。

其次，外行星 K2-360c 的存在，为同一系统内多种形成和演化路径提供了关键线索。我们可以测试不同的迁移场景，看看它们是否与我们的观测结果相符。如果没有 K2-360c 存在的证据，我们只能猜测 K2-360b 最终为何如此接近其恒星，而它的迁移历史在很大程度上仍将是一个谜。

开发新的、更详细的建模工具是未来的发展方向

从理论建模的角度来看，我们的结果表明，我们需要更复杂的潮汐迁移模型。例如，将光蒸发（即强烈的星光如何剥离行星大气）纳入我们的模拟中，将使我们能够追踪行星质量和半径随时间的变化。

通过将这些效应（潮汐+紫外线辐射）整合到一个框架中，我们可以更清晰、更精确地了解像K2-360b这样的行星是如何演化的。将这些增强的模型应用于新的行星发现，或许可以揭示我们在这里看到的现象是普遍存在的，还是宇宙中罕见的。

编译自/ScitechDaily