热木星太阳系外的“火热”谜题
2025-02-20谢基伟
2019年，诺贝尔物理学奖被授予了两位瑞士科研人员——梅耶（Michel Mayor）和奎罗兹（Didier Queloz），以表彰他们首次发现了一颗围绕类似太阳的恒星运行的太阳系外行星。它就是飞马座51-b，也是我们今天要聊的主角——热木星。
意外发现
早在飞马座51-b被发现的十多年前，科研人员已经开始尝试寻找太阳系外的行星了。那时的大家没见过系外行星的样子，所以只能以太阳系为模板寻找。在太阳系里，木星最大、最容易被探测，大家期待能先找到像木星这样的系外行星。
飞马座51-b的发现远在学界的意料之外，是天文学上的一座里程碑。木星的质量约为地球的318倍，也是太阳系内所有其他行星质量总和的2.5倍，与太阳的平均距离为5.2个天文单位（1个天文单位为太阳与地球之间的距离，约为1.496亿千米）。
飞马座51-b的质量和木星差不多，但与其宿主恒星的距离，居然只有木星和太阳之间距离的1%。它离恒星如此近，表面温度被“烤”得超过1000摄氏度，于是人们给这类行星起了个形象的名字——“热木星”。
神奇的存在
根据开普勒第三定律，轨道半径越小，行星运行的周期就越短。飞马座51-b绕它的主星公转一周只需要地球上的4天，也就是说，这颗行星上的“1年”只相当于我们的4天，而木星绕太阳一周却要地球上的11年多。
因为热木星离它们的主星太近，所以热木星的自转和公转都达到了“潮汐锁定”，就像月球总是只有一面朝向地球一样，热木星也总是用固定的一面朝向它的主星，这一面永远是白天，而另一面永远是黑夜。
虽然人类现在已经发现了几百颗热木星，但其实它们是一类相对稀有的行星。据统计，大概每100颗类似太阳的恒星周围才有1颗热木星。
谜之起源
学界研究热木星已经快30年了，关于它们的起源，科研人员提出了各种各样的假设。大多数人认为，热木星并非其当前轨道上的“原住民”，而是先在远离恒星的外部区域形成，随后再借助某种轨道迁移机制，逐渐迁徙至现位置的“外来移民”。
迁移机制有很多种，大概可以分为两类：一类是在行星系统形成早期，通过和周围的原行星盘（年轻恒星外围绕的浓密盘状气体）相互作用，来驱动轨道向内迁移；另一类则是在行星系统形成后期，原行星盘消散后，通过与其他行星或恒星的引力作用来驱动。具体是哪些机制起了作用，以及各自起了多少作用，目前还是热木星研究的焦点。
当然，也有部分科研人员认为热木星可能就在现在的位置上形成，且这个观点似乎也因热木星的一些特性而得到了支持。
总之，热木星的起源还是个未解之谜，科研人员正在通过观测和理论研究，努力揭开这个宇宙奥秘。
悲壮命运
热木星离恒星太近了，这给它们带来了危险。它们和恒星之间的潮汐作用会不断消耗轨道能量，使得它们的轨道半径越来越小。有些热木星因为离主星太近，会被恒星的潮汐力撕裂，最终被恒星吞噬。
2019年，科研人员发现了一颗热木星——WASP-12b，它的轨道正在收缩，预计会在300万年后掉入主星。2023年，科研人员利用我国的郭守敬望远镜观测资料进行大样本统计，发现热木星的出现频率正随时间逐渐变低，这进一步揭示了热木星那“飞蛾扑火”般的悲壮命运。
热木星的发现打破了人类长期以来从太阳系行星中获得的行星刻板印象，挑战了基于太阳系的传统行星形成演化理论，让人们意识到，行星可以存在于任何轨道距离上。此后，科研人员对系外行星的探索变得更有针对性，发现的系外行星越来越多，速度也越来越快。可以说，热木星为人类打开了系外行星的大门。
此外，因为热木星尺寸大、温度高，所以它们为科研人员提供了研究行星大气物理和化学性质的绝佳实验室。热木星研究正不断驱动着人类探测技术的发展。
（责任编辑 / 牛一名" 美术编辑 / 周游）
