你是否想過在太陽系之外的地方找到一個比太陽還熱的“木星”？如果你覺得這是不可能的，那么你可能會對這個發現感到驚訝。科學家們通過分析歐洲南方天文臺在智利的超大望遠鏡收集到的光譜數據，發現在距離我們1400光年的地方存在一個由兩個天體組成的雙星系統，其中一個是一個超級熱的類似于熱木星的天體，另一個是一個比正常恒星暗10000倍的白矮星。

尋找系外行星——繞過我們太陽系邊界的恒星——是天體物理學中一個熱門話題。在各種類型的系外行星中，有一種在字面上是“熱”的：熱木星，一類與我們太陽系中的氣體巨大行星木星物理相似的系外行星。與“我們”的木星不同，熱木星的軌道非常接近它們的恒星，僅需幾天甚至幾小時就能完成一次完整的軌道，而且如其名所示，表面溫度極高。它們對天體物理學界具有巨大的吸引力。然而，由于附近恒星的強光使其難以探測，所以對它們進行研究很困難。

現在，在發表于《自然天文學》的一項研究中，科學家們報告了一個由兩個天體組成的系統的發現，距離地球約1400光年，這個系統為研究熱木星大氣提供了絕佳機會，同時也推動了我們對行星和恒星演化的理解。這個雙星系統的發現是通過歐洲南方天文臺位于智利的非常大型望遠鏡所收集的光譜數據分析而得出的，它是迄今為止溫度最極端的雙星系統。

(資料圖)

研究的首席作者Na"ama Hallakoun博士是與Weizmann科學學院粒子物理和天體物理學系Sagi Ben-Ami博士團隊合作的博士后研究員。她說：“我們發現了一顆繞恒星運行的熱木星狀天體，它是迄今發現的最熱，比太陽表面溫度高約2000度。”她補充說，與被強光遮擋的熱木星行星不同，我們可以看到和研究這個天體，因為它相對于其繞行的宿主恒星來說非常大，后者的亮度比正常恒星暗1萬倍。她說：“這使得它成為未來研究熱木星極端條件的理想實驗室。”

巨大的褐矮星具有“類似月球”的方向

Hallakoun和同事們發現的雙星系統涉及兩個天體，它們都被稱為“矮星”，但在性質上非常不同。一個是“白矮星”，是類似太陽的恒星耗盡核燃料后的殘骸。而另一個部分則不是行星或恒星，而是“褐矮星”——一類質量介于類似木星的氣體巨星和小型恒星之間的天體。

褐矮星有時被稱為“失敗的恒星”，因為它們的質量不足以支持氫融合反應。然而，與氣體巨大行星不同，褐矮星的質量足夠大，可以抵抗其恒星伴侶的“拉力”。

Hallakoun說：“恒星的引力可能導致過于接近的物體破裂，但這顆褐矮星非常密集，80倍于木星質量的體積壓縮在木星大小的空間中。”她說：“這使得它能夠完整地存活下來，并形成一個穩定的雙星系統。”

當一顆行星繞其恒星運行非常接近時，重力差異會對行星的軌道和自轉周期產生影響，導致行星的一面永久性地朝向恒星，類似地球的月球永遠面向地球，而其所謂的“黑暗面”則不可見。這種現象稱為“潮汐鎖定”，導致“白天”被直接恒星輻射轟擊的半球與另一個朝外“夜晚”半球之間產生極端的溫差，后者接收到較小的輻射量。

恒星的強輻射導致熱木星具有極高的表面溫度，而Hallakoun和她的同事們對這對白矮星-褐矮星系統進行的計算顯示了溫度可以達到多高。通過分析系統發出的光的亮度，他們能夠確定褐矮星在兩個半球的表面溫度。

他們發現，白天的溫度在7250至9800開爾文（約7000至9500攝氏度）之間，這與A型星的溫度相當——A型星是與太陽質量相當的恒星，可以比太陽重兩倍——比任何已知的巨大行星都要熱。另一方面，夜晚的溫度在1300至3000開爾文（約1000至2700攝氏度）之間，導致兩個半球之間存在大約6000度的極端溫差。

對未開發地區的罕見瞥見

Hallakoun表示，她和她的同事們發現的這個系統為研究極端紫外輻射對行星大氣的影響提供了機會。這種輻射在各種天體物理環境中起著重要作用，從恒星形成區域，通過圍繞恒星形成行星的原始氣體盤，到行星本身的大氣層。這種強烈的輻射可以導致氣體蒸發和分子破裂，對恒星和行星的演化都會產生重大影響。但這還不是全部。

Hallakoun說：“從這個系統中白矮星形成的時間只有一百萬年——在天文學時間尺度上微不足道——我們已經罕見地窺探到了這種緊湊雙星系統的早期階段。”她補充說，盡管單星的演化已經相當清楚，但交互作用的雙星系統的演化仍然知之甚少。

Hallakoun說：“熱木星與宜居行星截然相反——對生命來說它們是極端不宜居的地方。”她說：“未來利用NASA的新詹姆斯·韋伯太空望遠鏡進行的高分辨率光譜觀測，可能會揭示熱木星類似系統中熾熱、高輻射條件對大氣結構的影響，這有助于我們理解宇宙中其他行星。”

責任編輯：Rex_26