一颗水星大小的系外行星BD+05 4868 Ab在靠近其恒星运行时迅速瓦解

麻省理工学院的天文学家发现了一个引人注目的天文奇观：一颗水星大小的系外行星在危险地靠近其恒星运行时正在迅速瓦解。这颗小型岩石熔岩星球每30.5小时就会脱落相当于珠穆朗玛峰质量的物质。

这颗行星距离地球140光年，每30.5小时绕地球公转一周，其表面产生的高温使其沸腾并喷涌至太空。NASA的TESS任务探测到这颗正在崩塌的行星，它拖着一条巨大的、类似彗星的矿物尾巴，为观测这颗濒临死亡的行星提供了难得的机会。

麻省理工学院的天文学家发现了一颗距离地球约 140 光年的行星，它正在迅速瓦解。这颗正在瓦解的行星大小与水星相当，但其绕恒星运行的距离却极其近，大约是水星与太阳距离的二十分之一。它只需30.5小时就能完成一次公转。由于距离如此之近，这颗行星的表面很可能已经熔化，岩浆沸腾着喷涌到太空中。在它绕恒星运行的过程中，它损失了大量的岩石物质，并不断蒸发。

美国宇航局凌日系外行星巡天卫星（TESS）工作示意图。图片来源：美国宇航局戈达德太空飞行中心

研究人员利用美国宇航局的凌日系外行星巡天卫星（TESS）发现了这颗行星。TESS是由麻省理工学院牵头的一项任务，旨在监测附近恒星的亮度短暂下降，这些信号可能预示着有行星从其恒星前方经过。此次观测中，亮度下降的幅度并不一致，每次轨道运行的深度都有所不同，这引起了科学家们的注意。

他们确定该信号来自一颗绕恒星运行的岩石行星，行星留下了类似彗星尾巴的长长碎片痕迹。

麻省理工学院卡夫利天体物理和空间研究所的博士后马克·洪 (Marc Hon) 表示：“彗尾非常庞大，长达 900 万公里，大约是该行星整个轨道的一半。”

这颗行星似乎正在以惊人的速度解体，每次绕恒星公转都会脱落相当于一座珠穆朗玛峰的物质。考虑到它的质量很小，按照这样的速度，研究人员预测，这颗行星可能在大约100万到200万年后完全解体。

“我们很幸运，在它真正消失的时候捕捉到了它，”此次发现的合作者、TESS 科学办公室的 Avi Shporer 说道，“它就像是在最后一口气。”

Hon、Shporer 和他们的同事将把他们的研究成果发表在《天体物理学杂志快报》上。麻省理工学院的合著者包括 Saul Rappaport、Andrew Vanderburg、Jeroen Audenaert、William Fong、Jack Haviland、Katharine Hesse、Daniel Muthukrishna、Glen Petitpas、Ellie Schmelzer、Sara Seager 和 George Ricker，以及来自其他多个机构的合作者。

意外的发现

这颗新行星被科学家标记为 BD+05 4868 Ab，几乎是偶然发现的。

“我们本来没在寻找这种行星，”洪说。“我们只是在进行典型的行星探测，我偶然发现了这个非常不寻常的信号。”

绕行系外行星的典型信号看起来像是光变曲线的短暂下降，这种下降有规律地重复出现，表明像行星这样的致密天体短暂地从其主恒星前方经过，并暂时遮挡了主恒星发出的光。

这种典型的模式与洪和他的同事在位于飞马座的主星BD+05 4868 A上观测到的模式不同。虽然凌日现象每30.5小时出现一次，但亮度需要更长时间才能恢复正常，这表明一个长长的尾部结构仍然遮挡着星光。更耐人寻味的是，每次轨道运行，下降的深度都会发生变化，这表明从恒星前方经过的物体并非总是形状相同，遮挡的光量也并非始终相同。

“凌日彗星的形状是典型的长尾彗星，”洪解释道。“只不过，这条彗尾不太可能像真正的彗星那样含有挥发性气体和冰——这些物质在如此靠近主恒星的情况下无法长期存在。然而，从行星表面蒸发出来的矿物颗粒可以停留足够长的时间，从而呈现出如此独特的彗尾。”

鉴于这颗行星与其恒星的距离，研究小组估计其温度约为1600摄氏度，接近3000华氏度。当恒星炙烤这颗行星时，其表面的任何矿物质都可能沸腾并逸出到太空，在那里冷却成一条长长的、布满尘埃的尾巴。

这颗行星的急剧消亡是由于其质量较低，介于水星和月球之间。像地球这样质量更大的类地行星拥有更强的引力，因此能够维持其大气层。对于BD+05 4868 Ab，研究人员怀疑其引力非常小，不足以将其凝聚在一起。

“这是一个非常微小的物体，引力非常弱，所以它很容易失去大量质量，而这又会进一步削弱它的引力，最终导致它失去更多的质量，”施波勒解释说，“这是一个失控的过程，对地球的影响只会越来越大。”

稀有之极

在天文学家迄今为止发现的近6000颗行星中，科学家们只知道太阳系外还有三颗正在解体中的行星。这些正在解体中的行星都是在十多年前利用美国宇航局开普勒太空望远镜的数据发现的。这三颗行星都被发现拥有类似彗星的彗尾。在迄今为止已知的四颗正在解体中的行星中，BD+05 4868 Ab拥有最长的彗尾和最深的凌日现象。

“这意味着它的蒸发是最灾难性的，它将比其他行星消失得更快，”洪解释道。

该行星的主恒星相对较近，因此比其他三颗正在解体的行星的主恒星更亮，这使得该系统非常适合使用美国宇航局的詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）进行进一步观测，该望远镜可以通过识别其吸收的红外光颜色来帮助确定尘埃尾部的矿物组成。

今年夏天，霍恩和宾夕法尼亚州立大学的研究生尼古拉斯·图赛将利用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）对BD+05 4868 Ab进行观测。“这将是一个直接测量岩石行星内部成分的独特机会，或许能揭示出很多关于太阳系外类地行星的多样性和潜在宜居性的信息，”霍恩说道。

研究人员还将通过 TESS 数据寻找其他星球解体的迹象。

“有时候，食物会带来胃口，我们现在正试图启动对这类物体的搜寻，”施波勒说。“这些物体很奇特，信号的形状会随着时间而变化，这对我们来说很难找到。但我们正在积极努力。”

编译自/scitechdaily