天文学家发现一颗炽热的巨行星只需16个小时就能绕其恒星公转一周

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在大约855光年外的一个遥远的太阳系中，有一颗行星让水星看起来像是太阳的一个缓慢、冰冷、遥远的邻居。这颗行星绕着它的恒星运行的时间只有16个小时，这使它成为有史以来测量的最短轨道之一。在这样的距离和速度下，加上该行星极高的表面温度，它是迄今为止发现的最奇特的行星之一。

这颗行星的名字是TOI-2109b，它被天文学家称为"超热木星"。热木星是气态巨行星，它们的轨道离恒星特别近，表面温度非常高。超热木星甚至更加极端。它们的表面温度高于2200开尔文（1900摄氏度，3500华氏度）。天文学家估计，TOI-2109 b的日面温度大于3500开尔文（3225摄氏度，5840华氏度），和一些小恒星一样热。

发表在《天文学杂志》上的一篇新论文介绍了这一发现。这篇论文的标题是"TOI-2109。一个在16小时轨道上的超热气体巨人"。主要作者是Ian Wong，目前在美国宇航局戈达德太空飞行中心工作，但在这项研究期间是麻省理工学院的博士后。

NASA的TESS（凌日系外行星探测卫星）在2020年5月发现了这颗行星。TESS在5月13日开始观察它，并持续观察了近一个月。在接下来的一年里，多个地面观测站以不同的波长进行了后续观测。所有这些观测结果都证实，TOI-2109b是一颗罕见的、不寻常的行星。

研究报告的共同作者、麻省理工学院Kavli天体物理学和空间研究所的Avi Shporer说："一切都与它是一颗行星相一致，我们意识到我们有一些非常有趣和相对罕见的东西。"

TOI-2109 b的16小时轨道周期是迄今为止测量到的最短的气态巨行星。(该行星的质量比我们的木星大五倍，它围绕着一颗F型恒星运行，质量比我们的太阳大1.5倍。很难想象这种安排对同一系统中的任何观测者来说会是什么样子。)

艺术家对一颗木星大小的系外行星及其宿主的渲染，这颗恒星的质量略大于我们的太阳。

这颗行星之所以这么热，是因为它距离其恒星平均只有240万公里（150万英里）。它可能像其他热木星和超热木星一样被潮汐锁定在其恒星上。极高的日面温度可以将分子撕裂成其组成的原子。理论模型显示，这可能发生在分子氢上。如果夜晚的一侧温度明显较低，那么氢气就可以再次结合成分子。

一个月的TESS观测意味着研究小组可以观察到这颗行星围绕其恒星运行的情况。他们观察了二次日食--当一颗行星在其恒星后面经过时，有多个波长。这帮助他们确定白天的温度可能超过3500K。但研究人员并不确定夜间会发生什么，因为TESS不够敏感。如果分子氢在白天被撕碎，在夜间重新结合的反应过程是真的，那么这可能有助于在大气中更有效地混合温度，并可能意味着温度没有那么极端。

研究人员发现，TOI-2109b正以每年约10至750毫秒的速度缓慢地螺旋式进入恒星。天文学家已经发现了其他的热木星，它们的轨道衰变将它们吸引到它们的恒星中，但是没有任何东西能像这个一样快。