首確認系外行星可如月球一樣被「潮汐鎖定」

最新刊於《天文物理學期刊》的研究指,一太陽系外行星可以「潮汐鎖定」其主恆星,即其圍繞主恆星軌道周期與自轉週期完全相同,結果該系外行星一面永遠處於黑暗中,另面則處於無盡光線與熱力之下。

該個被稱為 LHS 3844b 或 Kua’kua 的太陽系外行星離其宿主恆星 Batsũ̀ 非常近,人類早知道並不適合生命居住。不過,這項發現最終證實天文學家長期以來的懷疑:潮汐鎖定的系外行星是有可能的,甚至在銀河系中很常見。

當兩個天體之間的引力互動導致其自轉慢慢與圍繞軌道同步時,就會發生潮汐鎖定。在太陽系中我們也可以觀察到這種現象,例如在地球上的人類只能看到月球的一面。另外,雖然月球較小,但其引力仍會導致地球自轉每個世紀減慢幾毫秒。

靠近恆星的系外行星被認為最有可能受到影響,因為它們受到更強的引力。然而,系外行星很難被直接觀測。因此,需要以間接方法辨別其特性,例如它們的大小、質量和密度。在是次研究中,團隊以光強度數據計算出溫度,並確定 Kua’kua 的軌道周期僅為 11.1 小時。

根據過往的數據, Kua’kua 距離地球 48 光年,其半徑與質量分別是地球的 1.3 倍和 2.25 倍。 而每立方厘米 5.646 克的密度僅比地球的稍高,表明該系外行星也由岩石組成;過往研究亦顯示 Kua’kua 無大氣層,任何溫度讀數都與其表面直接有關。

團隊開發了一顆系外行星全球熱模型,並將其與使用紅外線史匹哲太空望遠鏡 (Spitzer Space Telescope) 對該系統進行的觀測數據進行比較。

團隊以此方法,嘗試尋找非同步軌道期間不斷變化造成的內部加熱證據。如果系外行星無被潮汐鎖定,恆星的引力將不斷試圖改變行旦形狀而產生的內應力會使 Kua’kua 內部溫度升高,這是可以透過紅外線檢測到的。

結果確認 Kua’kua 與 Batsũ̀ 有潮汐鎖定軌道,但 Kua’kua 可能有稀薄的大氣層;如果沒有則本質上就是一塊裸露的、被潮汐鎖定的岩石,似一個放大版的月球。

天文學家需要進行進一步觀察來確認說法,但目前發現是迄今為止最好的證據,證明某些星系的行星可被鎖定在其恆星上。

來源:

Science Alert, Study Confirms Super-Earth Really Is a Bizarre ‘Eyeball’ Planet

報告:

Lyu, X., Koll, D.D.B., Cowan, N.B. & et al. (2024). Super-Earth LHS3844b is Tidally Locked. ApJ 964 152. doi: 10.3847/1538-4357/ad2077

文/AC

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