LAMOST助力揭示熱木星的時(shí)間演化規(guī)律

據(jù)了解，熱木星是大小與木星相近，但軌道周期一般不超過10天，且非常接近其宿主恒星，表面溫度很熱的一類太陽系外行星。1995年，第一顆熱木星——飛馬座51b被發(fā)現(xiàn)，它的發(fā)現(xiàn)者也因此獲得2019年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

目前，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的熱木星達(dá)到數(shù)百顆，它們的存在挑戰(zhàn)了之前天文學(xué)家基于太陽系建立起的標(biāo)準(zhǔn)行星形成和演化理論。主流理論認(rèn)為，熱木星最早形成于距離中心恒星較遠(yuǎn)的雪線以外，然后通過某種機(jī)制遷移到當(dāng)前位置。雪線是水在真空中開始凝結(jié)為冰的位置，太陽系中的雪線距離太陽約2.7個(gè)日地距離。

當(dāng)熱木星距離宿主恒星很近時(shí)，會(huì)受到很強(qiáng)的潮汐作用，逐漸失去軌道角動(dòng)量而向主星靠近。經(jīng)過足夠長的時(shí)間，一些熱木星甚至?xí)M(jìn)入宿主恒星大氣，被宿主恒星瓦解吞噬。因此通過研究熱木星的年齡分布和時(shí)間演化，可以為揭示熱木星的形成和潮汐演化提供關(guān)鍵線索。

借助LAMOST和Gaia的觀測數(shù)據(jù)，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)行星系統(tǒng)的宿主恒星的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)做了精確刻畫，發(fā)現(xiàn)相比于更長周期的類木行星——溫冷木星，熱木星的宿主恒星的運(yùn)動(dòng)速度更小，位于銀河系薄盤中的數(shù)量比例也更大。研究團(tuán)隊(duì)還得到了熱木星和溫冷木星的運(yùn)動(dòng)學(xué)年齡，發(fā)現(xiàn)熱木星的年齡比溫冷木星小約20億年，也就是說熱木星傾向于圍繞在更為年輕的銀河系薄盤恒星周圍。通過進(jìn)一步修正觀測選擇效應(yīng)，研究團(tuán)隊(duì)首次定量得到了熱木星和溫冷木星的出現(xiàn)率隨年齡的演化規(guī)律。發(fā)現(xiàn)熱木星的出現(xiàn)率隨年齡增長而下降，而不同年齡溫冷木星的出現(xiàn)率差別不大。這個(gè)發(fā)現(xiàn)與熱木星受恒星潮汐作用而軌道不斷衰減的理論預(yù)期是一致的，同時(shí)也幫助解釋了之前長期存在的視向速度巡天和凌星巡天給出的熱木星出現(xiàn)率不一致問題，以及熱木星在年老的球狀星團(tuán)中的零發(fā)現(xiàn)問題。

文章來源：中國科學(xué)報(bào)