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1995年10月，人类首次发现类太阳恒星周围的飞马座51b行星，并开始系外行星研究。但在对飞马座 51 b 的特性和轨道进行一些研究后，许多天文学家惊讶地发现它不应该在那里。热木星打破了传统的行星理论，看起来像木星。飞马座 51 b 是一颗气态巨行星，但其轨道距离主恒星太近。有多接近？地球到太阳距离的1/20。距离太阳最近的行星是水星，这个世界没有水，白天非常热。飞马座 51 b 与其主星的距离比水星与太阳的距离要近得多。 “这是一个反直觉的辉煌发现。51 Pegasus b 超越了行星形成和演化的传统理论。”谢继伟 天文学院教授南京大学空间科学学院教授表示，人类对行星的认识始于对太阳系八颗行星的研究。内太阳系包括水星、金星、地球和火星。它们的尺寸和质量都很小，是岩石行星，也称为类地行星。在太阳系之外，有四颗气态巨行星和冰巨星：木星、土星、天王星和海王星。为什么太阳系的结构是“内小外大”？经典的行星形成理论提出了小行星带中火星和木星之间的“雪线”概念。在雪线以上，水蒸气凝结成冰，很快形成足够大的固体核心，不断加速对气体和其他物质的吸附，最终形成一颗巨行星。然而，雪线以内的区域受恒星活动的影响更大。不仅形成更大的实心核心更加困难，而且材料也更少可进行吸附。在如此恶劣的环境下，51 Pegasi b为何会降落在恒星的“床边”？如何将大雪球放在大炉子旁边？事情是这样的。几分钟后它就会融化。一种新型行星“热木星”已被分类，以解决各种矛盾和谜题。谢继伟表示，热木星的发现是天文学的里程碑。它为人类打开了新世界的大门，扩大了人类对地球认识的极限。 51 飞马座 b 的两位发现者还获得了 2019 年诺贝尔物理学奖。迄今为止，人类已发现了 6000 多颗系外行星，其中数百颗是热木星。尽管我们的前人对热木星做了很多研究，但关于它们如何形成和如何演化仍然存在许多疑问。热木星也“移动三遍” 为什么热木星会出现在不该出现的地方呢？目前天文学界的主流观点仍然倾向于根据传统理论，这是一个“马赛克”，也就是说，热木星仍然在远离恒星的寒冷区域形成，但据信在某种机制下会移动到非常靠近恒星的轨道。然而，天文学界对于具体机制却无法达成一致。共有三种型号。第一个是“盘迁移模型”，该模型假设气态巨行星形成后与原行星盘相互作用。在此过程中，行星消耗自身能量并被恒星吸引。该模型估计，实现轨道转移只需要几百万年。第二种称为“分布式迁移模型”。人们认为，原行星盘消失后，主要行星会近距离相撞，类似于大规模车祸，其中一些行星会被“挤压”靠近恒星，形成炽热的木星。理论上，这种迁移会比磁盘迁移慢，但基本上可以在 10 年内完成0百万年。此外，还有诸如“长期混乱”之类的机制，进一步进入轨道需要更长的时间，可能需要数亿年甚至数十亿年。原来，热木星也有“三动”，谢继伟领导的国际研究小组的目标是精确测量这些迁移机制中的每一种对热木星的贡献有多大。对于热木星来说也是如此。在潮汐耗散的影响下，热木星逐渐失去轨道角动量，继续向恒星坠落，直到最终被撕裂并被恒星吞噬。因此，恒星系统越古老，木星被潮汐耗散的概率就越低。 2023年，谢继伟团队测试了其能力。此前，他们首次发现，随着恒星系统年龄的增加，热木星的发生率会降低，虽然这只是一个定性的结论，但却解决了一直困扰研究人员的问题。超过20年。 1999年，哈勃望远镜瞄准球状星团，试图利用其强大的光学成像能力探测热木星，但一无所获。现在回想起来，原因很简单。当时的研究人员忽略了年龄因素。球状星团是密集的星团，但它们所包含的许多恒星已有数百亿年的历史。即使热木星曾经存在过，它们中的大多数也会由于潮汐影响而消失在星光中。此次，谢继伟团队利用包括中国郭守敬望远镜和欧洲航天局盖亚太空探测器在内的国内外天文仪器的观测数据，将样本扩大到123颗热木星，并得出更精确的定量分析结论。结果表明，热木星的发生率并不是随着恒星年龄的增长而以恒定的速度减少，而是“逐渐衰变，先缓慢然后迅速衰变”，临界点为20亿年。在那之前，下降缓慢，后期下降较快。进一步的研究表明，热木星有“早到达”和“晚到达”，并且“早到达非常早，晚到达非常晚”。前者约占60%，在主星形成后的最初几千万年内“向内迁移”。剩下的大约40%的“晚到恒星”在多年、数亿年甚至数十亿年的时间里与其他天体相互作用，它们通过“长期扰乱”机制意外地接近恒星。是的。研究人员还比较了两个主要群体的“身份特征”，发现“晚期群体”更喜欢出现在富含金属元素的恒星周围，它们的轨道平面相对于恒星的自转轴有很大的角度。这些特征是完美的，支持了“长期扰乱”机制的理论假说，有力地证明了这个机制是“新人”产生的主要原因。 “在天文学中，所有比氢和氦重的元素统称为金属。我们知道，恒星中的大部分物质是氢和氦。当发生核聚变时，会产生更重的元素。”当他们死亡时，他们体内的所有物质，包括核聚变产生的黄金，都会在爆炸中喷射出来。这些金属元素与其他星际物质一起产生了下一代恒星。因此，如果一位明星的金属感很强，就意味着他是“年轻一代”。谢继伟告诉记者，这项研究获得的定量结果将用于优化之前的热木星迁移模型，也可以用来预测某些恒星附近是否存在热木星。穿越过去，看未来 10月31日，谢继伟团队将上述研究成果以文章形式发表在国际学术期刊《Nature As》上天文学。这也是研究团队行星空间分布与年龄演化研究项目近五年来发表的第七组成果。缩写《行星空间分布与年龄演化》的英文是PAST，直译为“过去”，但谢继伟将其改为中文缩写“旅行”。 “我们觉得‘过去’这个词听起来有点消极，其实天文学研究的是过去。几万甚至数十亿年前的光线到达遥远的宇宙，触及我们的视网膜，让我们看到了过去。这不就是我们所说的‘旅行’吗？”谢继伟说道。近年来，该团队利用我国郭树镜望远镜开展的大规模样本研究，创建了包含数千颗系外行星的时空数据库，对各类行星系统进行了普查和统计研究，在阐明系外行星演化规律方面取得了重要研究成果。温暖的木星和周期极短的行星。这项对热木星的定量研究的价值不仅仅是绘制一些图表和发表一篇文章。在谢继伟看来，更深层次的意义在于认识他人、认识自己、认识过去。虽然热木星的属性与地球相去甚远，但通过研究热木星如何被恒星吸引、被潮汐锁定、逐渐消散和吞噬，我们也可以预测太阳进入红巨星阶段后水星、金星和地球的命运。谢继伟表示，研究小组计划将研究范围扩大到其他类型的行星。分析恒星系统中岩石行星如何形成和演化，不仅可以让我们“看到”地球的未来，还可以帮助我们找到其他宜居行星。神舟二十一号载人飞船于10月31日晚发射升空。“我们继续使用今年3月撤回的欧盟航天局盖亚太空探测器获得的数据。”当然，我国也将发射自己的太空望远镜。届时，我们将拥有更强大的工具来探索类地系外行星，揭开更多行星演化之谜。”谢继伟充满希望。（记者陈熙媛）