短命的“浮肿”行星

撰文｜李抒璘

行星会死亡吗？没错，目前在御夫座中，一颗围绕着与太阳质量相当的恒星运行的行星已经“浮肿”得失去了本来面目，而且仍在瓦解。潮汐力可能是罪魁祸首，它使这颗行星的自身物质向中央恒星流失，这样下去这颗行星最终将被恒星完全吞噬。

中外天体物理学家联合组成的一个研究小组已确定，太阳系外的一颗巨大行星正在被它的中央恒星扭曲和摧毁——这一发现有助于解释这颗名为WASP-12b的行星体形为何会异常庞大。

这一发现不仅可以解释WASP-12b上发生了什么，还意味着科学家获得了绝无仅有的一次机会，来观测一颗行星如何度过其生命的最终阶段。这项研究的合作者之一、北京大学科维理天文与天体物理研究所所长、美国加利福尼亚大学圣克鲁斯分校的林潮教授说：“这是天文学家第一次见证一颗行星的瓦解和死亡过程。”科维理天文与天体物理研究所在这项研究中承担了主要工作。他们在2010年2月25日出版的《自然》杂志上公布了这一发现。

行星WASP-12b在极近的距离上围绕主星旋转，强大的潮汐力使它极度“浮肿”，行星上的物质也正在流失。

WASP-12的行星系统。WASP-12b在图中用紫色球体表示，浅紫色区域表示它的大气。从WASP-12b流出的物质在中央恒星周围形成一个盘，在图中用红色区域表示。这颗气态巨行星的轨道并非圆形，暗示盘中还有一颗未被探测到的“超级地球”，在图中用深棕色表示。

潮汐力

当引力源对物体产生力的作用时，由于物体上各点到引力源距离不等，所以受到引力大小不同，从而造成引力差，对物体有撕扯效果。这种引力差就是潮汐力。

这项研究的第一作者李抒璘当时在科维理天文与天体物理研究所读研究生，她和一个研究小组分析了这颗行星的观测数据，证明其主星的引力使这颗行星“浮肿”，同时加速了其瓦解过程。

发现于2008年的WASP-12b是此前15年在太阳系外发现的400多颗行星当中最难以理解的一颗。它围绕着御夫座中一颗质量与太阳相当的恒星运行。和大多数已知的太阳系外行星一样，WASP-12b是一颗巨大的气态行星。在这方面它跟太阳系里的木星和土星有些类似。不同之处在于，它在离主星极近的轨道上围绕主星旋转，到主星的距离只有日地平均距离的1/44。另一个令人费解之处是，它的体形远远超过了天体物理模型预言的大小。根据估算，它的质量只比木星大50％左右，但是半径却大了80％，体积是木星的6倍！另外它还异常灼热，面向主星那一面的温度超过2,500℃。

研究人员认为，必定有某种机制使这颗行星膨胀到了如此出人意料的程度。他们把分析焦点放在了潮汐力上，认为WASP-12b上强大的潮汐力足以产生研究人员观测到的种种现象。

在地球上，地球和月球之间的潮汐力导致海洋一天有两次潮起潮落。鉴于WASP-12b距离主星非常近，因此这颗行星上的潮汐力会非常巨大，甚至完全改变了这颗行星的形状，使其从球形变成了接近橄榄球的形状。

通过持续不断地改变行星的形状，这些潮汐力不仅会扭曲这颗行星的形状，还会在行星内部造成摩擦。这种摩擦产生的热量，则会导致这颗行星膨胀。林潮教授说：“这是第一次获得直接证据，证明行星内部加热（或者说‘潮汐加热’）能够使这颗行星膨胀到目前的大小。”

研究人员说，尽管WASP-12b非常巨大，却面临着早早夭折的命运。事实上，过度“浮肿”正是其瓦解的诱因之一。由于体形过度膨胀，这颗行星已经无法在与主星引力的拉锯战中留住自身的物质。李抒璘解释说：“WASP-12b以每秒约60亿吨的速率向中央恒星流失质量。以这个速率，这颗行星将在1,000万年内被中央恒星完全吞噬。这听起来似乎是一个很长的时间，但是对于天文学家来说，这个时间很短。这颗行星的寿命仅为地球目前年龄的1/450。”

潮汐加热

潮汐加热为受到潮汐力的拉扯变形使得行星或卫星物质相互摩擦而加热的现象。

从WASP-12b流失的物质不会直接掉入主星，而是在主星周围形成一个盘，盘旋着缓慢流入主星。对WASP-12b轨道运动的深入分析表明，这个盘中还存在另一颗质量较小的行星在扰动它的轨道。这颗行星很可能是一颗大质量的类地行星——俗称“超级地球”。

这个行星物质盘，以及包含在其中的超级地球，都可以用现有的观测设备探测到。它们的性质将有助于我们进一步明确WASP-12b这颗神秘行星的历史和命运。