天文学家发现一颗正在慢慢自我毁灭的行星

一颗近距离系外行星正在引发恒星耀斑并自毁。这是行星与恒星磁场相互作用的首个直接证据。参与欧洲航天局“胡夫”任务的天文学家观测到一颗系外行星，该行星似乎正在从其主恒星发出强烈的辐射耀斑。这些强烈的辐射爆发正在剥离该行星稀薄的大气层，使其体积逐年缩小。

在这张艺术家构想图中，我们可以看到行星 HIP 67522 b 沿着磁场线向其主恒星表面发射能量波。当能量波与主恒星表面磁场线末端相遇时，会引发大规模耀斑。

这是首次直接证明行星以这种方式积极影响其恒星。尽管科学家在20世纪90年代就提出了这种可能性，但这项研究探测到的耀斑强度比之前预测的要高出约100倍。

美国国家航空航天局/欧洲航天局/加拿大航天局詹姆斯韦伯太空望远镜和美国航天局凌日系外行星勘测卫星（TESS ）等望远镜的观测已经为这颗系外行星及其母恒星提供了早期的见解。

这颗名为HIP 67522的恒星比我们的太阳略大，温度也略低，但年轻得多——它的年龄只有1700万年，而太阳的年龄为45亿年。它拥有两颗已知的行星，其中最内侧的HIP 67522 b仅需七天就能完成公转。

由于HIP 67522恒星年轻且体积相对较大，研究人员预计其将高度活跃，具有强烈的自转和内部运动。这些特性将使其成为一个强大的磁场发生器。

艺术家绘制的“Cheops”（系外行星特征卫星）效果图，背景是一个系外行星系统。图片来源：ESA/ATG medialab

相比之下，较老的太阳拥有更弱、更稳定的磁场。科学家们已经了解到，在具有磁场的恒星中，当纠缠的磁力线断裂并释放能量时，就会爆发耀斑。这些爆发可以表现为软射电辐射、明亮的可见光，甚至是高能伽马射线。

自20世纪90年代发现第一颗系外行星以来，天文学家一直在思考，其中一些行星的轨道是否足够近，足以干扰其主恒星的磁场。如果是这样，它们可能会引发耀斑。

荷兰射电天文学研究所 (ASTRON) 的 Ekaterina Ilin 领导的团队认为，利用我们现有的太空望远镜，是时候进一步研究这个问题了。

“我们之前从未见过像 HIP 67522 这样的系统；当这颗行星被发现时，它是已知的绕其主恒星运行时间不到 10 天的最年轻行星，”叶卡捷琳娜说。

天文学家利用欧洲航天局的“胡夫”号任务，捕捉到了一颗紧贴的系外行星，这颗行星似乎正在引发其所环绕恒星的辐射耀斑。这些剧烈的爆炸正在摧毁这颗行星厚厚的大气层，导致其体积逐年萎缩。这张信息图解释了这一过程。图片来源：欧空局

该团队正在使用TESS对可能因与其行星相互作用而爆发耀斑的恒星进行广泛扫描。当TESS将目光转向HIP 67522时，团队认为他们可能有所发现。为了确凿无疑，他们求助于欧空局灵敏的系外行星表征卫星Cheops。

“我们很快就申请了使用‘胡夫’号（Cheops）进行观测，它可以根据需要极其精确地瞄准单个恒星，”叶卡捷琳娜说。“‘胡夫’号观测到更多耀斑，总数达到15个。从地球上看，当行星凌日到恒星前方时，几乎所有耀斑都朝着我们的方向。”

因为我们看到的耀斑是行星经过恒星前方时产生的，所以很可能是由行星引发的。

恒星闪耀并非新鲜事。我们的太阳会定期释放能量爆发，我们在地球上体验到的这种能量爆发被称为“太空天气”，它会引发极光，并可能损害科技。但我们迄今为止只观察到这种能量交换是恒星与行星之间的单向通道。

鉴于 HIP 67522 b 的轨道非常紧密，以及其恒星磁场的可能强度，叶卡捷琳娜的团队得出结论，这颗行星距离恒星足够近，足以影响恒星的磁场行为。

遭受如此多高能辐射的轰击对HIP 67522 b来说并非好兆头。这颗行星的大小与木星相似，但密度却与棉花糖一样，使其成为迄今为止发现的最纤细的系外行星之一。

随着时间的推移，耀斑携带的辐射正在侵蚀这颗行星稀薄的大气层，这意味着它的质量损失速度比我们想象的要快得多。在接下来的1亿年里，HIP 67522 b可能会从一颗接近木星大小的行星变成一颗比海王星小得多的行星。图片来源：Janine Fohlmeister（波茨坦莱布尼茨天体物理研究所）

他们提出，当这颗行星在其轨道上运行时，它会收集能量，并以波的形式沿着恒星的磁场线将其发回，就像断绳的运动一样。当这些波到达恒星表面磁场线的末端时，它们会以强大的耀斑形式释放能量。

这是我们第一次看到行星对其主恒星产生影响，推翻了我们之前认为恒星独立行为的假设。

HIP 67522 b 不仅会引发耀斑，还会朝自身方向引发耀斑。结果，这颗行星受到的辐射量是正常情况下的六倍。

毫不奇怪，受到如此多高能辐射的轰击对HIP 67522 b来说并非好兆头。这颗行星的大小与木星相似，但密度却与棉花糖一样，使其成为迄今为止发现的最纤细的系外行星之一。

随着时间的推移，辐射正在侵蚀这颗行星轻薄的大气层，这意味着它的质量损失速度比预期的要快得多。在接下来的1亿年里，它可能会从一颗接近木星大小的行星变成一颗比海王星小得多的行星。

通过探测行星经过恒星前方时恒星亮度的下降，胡夫星可以测量系外行星的大小。在这项研究中，天文学家利用亮度测量来探测恒星释放的能量耀斑。图片来源：欧空局

“这颗行星似乎正在引发能量极高的耀斑，”叶卡捷琳娜指出。“它沿着恒星磁场线发出的波会在特定时刻引发耀斑。但耀斑的能量远高于波的能量。我们认为，这些波正在引发即将发生的爆炸。”

当HIP 67522被发现时，它是已知绕其主恒星运行的最年轻行星。此后，天文学家发现了几个类似的系统，而且在附近的宇宙中可能还有几十个这样的系统。叶卡捷琳娜和她的团队渴望利用TESS、Cheops和其他系外行星任务对这些独特的系统进行更深入的观察。

“有无数个问题，因为这是一个全新的现象，所以细节还不清楚，”她认为现在有两件事最为重要。第一，是跟踪不同波长（胡夫星覆盖可见光到近红外波长），以查明这些耀斑释放的能量类型——例如，紫外线和X射线对这颗系外行星来说尤其糟糕。

“第二个目标是寻找和研究其他类似的恒星-行星系统；通过从单一案例发展到 10 到 100 个系统的集合，理论天文学家将有可用的研究对象。”

欧空局“胡夫”号项目科学家马克西米利安·冈瑟（Maximillian Günther）很高兴看到这项任务以他从未想过的方式为研究做出贡献：“‘胡夫’号的设计初衷是表征系外行星的大小和大气，而不是寻找耀斑。看到这项任务对这项研究以及其他远远超出其预期成果的贡献，真是令人欣喜。”

展望未来，欧空局未来的系外行星猎人柏拉图还将研究类似太阳的恒星，例如 HIP 67522。柏拉图将能够捕捉到更小的耀斑，从而真正为我们提供更好地了解正在发生的事情所需的细节。

编译自/scitechdaily