北京大学研究团队首次见证一行星瓦解死亡过程

北京大学研究团队首次见证一行星瓦解死亡过程2010-02-25 10:43:00　来源: 网易探索(广州)　跟贴 1 条 手机看新闻

天文学家发现，一颗太阳系外行星WASP-12b由于受到中央恒星引力的影响，以大约每秒60亿吨的速率在向中央恒星流失质量。这是天文学家第一次见证一颗行星的瓦解和死亡的进程。

                               
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《科学时报》2月25日报道 天文学家发现，一颗太阳系外行星WASP-12b由于受到中央恒星引力的影响，以大约每秒60亿吨的速率在向中央恒星流失质量。这是天文学家第一次见证一颗行星的瓦解和死亡的进程。这一发现是由一个中外天文学家组成的研究小组完成的，其中主要工作在新成立的北京大学科维理天文与天体物理研究所完成。这一工作将在2月25日出版的Nature杂志上发表。

15年前，太阳系还是人们所知的唯一一个行星系统。但迄今为止，天文学家已经在其他恒星周围发现了400多颗行星。由于观测上的选择效应，大多数太阳系外行星是更容易被发现的、质量与木星差不多的气体巨行星。然而，与太阳系里的木星和土星不同，这些太阳系外行星中的20%是轨道距离中央恒星较近的短周期行星。其中一些行星会在地球与它们的中央恒星之间穿行，并对它们的中央恒星造成掩食。通过精确地测量掩食时行星所遮挡的中央恒星的光度和掩食时间，天文学家可以测得行星的大小，从而进一步了解行星的内部组成和形成原理。

行星WASP-12b作为一颗特殊的行星使天文学家感到很疑惑：它的半径远远大于天文学家理论计算所预测到的数值。这颗行星的质量，是太阳系里质量最大的行星——木星的1.5倍。尽管理论模型预言这颗行星应该具有与木星一样的大小，但它实际的体积比木星大6倍。因此科学家预言，一定有某种机制使这颗行星有如此膨胀的结构。

WASP-12b平均一天就围绕它的中央恒星一周。它与中央恒星的距离是地球与太阳距离的1/44。这么小的距离使得WASP-12b成为目前所知的被中央恒星加热强度最大的行星之一，它面向中央恒星那一面的温度超过2500摄氏度。

地球与月亮之间的潮汐力引起了地球上一天两次的潮起潮落。而WASP-12b距离中央恒星非常之近，因而中央恒星施加在WASP-12b上巨大的潮汐力使得这颗行星由球状变成了接近橄榄球的形状。

这颗行星的持续变形在行星内部产生摩擦力，并加热行星内部。北京大学科维理天文与天体物理研究所所长林潮说：“这是第一次有直接证据证明行星内部加热——或称为‘潮汐加热’——能够使行星膨胀至目前的大小。”

北京大学科维理天文与天体物理研究所研究小组的工作表明：行星WASP-12b受到的潮汐力和膨胀的半径使得这颗行星的质量向中央恒星流失。

文章的第一作者李抒璘现就职于中国科学院国家天文台，她在北京大学攻读博士学位期间完成了该研究的主要工作。她说：“WASP-12b以约每秒60亿吨的速率向中央恒星流失质量。以这个速率，这颗行星将在一千万年里被中央恒星完全吞噬。”


“一千万年对人类生命来说是一个很长的时间，但是从星际演化来说，这个时间是相对很短的。这意味着这颗行星的寿命仅为地球目前年龄的1/500。”李抒璘表示。

从行星WASP-12b流失的质量并不是直接掉入中央恒星，而是形成一个围绕中央恒星的盘，盘旋着缓慢流入。对WASP-12b轨道运动的深入分析表明，该系统可能还有一颗质量较小的类地行星在扰动该行星的轨道。

以目前的观测条件，由行星物质组成的盘，以及该系统中的类地行星均可能被探测到。李抒璘表示，它们的性质能够进一步揭开WASP-12b的神秘面纱。
(本文来源：网易探索 )  http://discover.news.163.com/10/0225/10/60C4FATV000125LI.html

厉害!  
ps 一般这种厉害的人手下一定有不少装13的研究生吧,这也算是潜规则

On today's astro-ph
http://xxx.lanl.gov/abs/1002.4608

我理解不了的问题是，为什么在那么大的潮汐的作用下，该行星不会首先被锁定，而是一直被潮汐力蹂躏、发热并膨胀。

我理解不了的问题是，为什么在那么大的潮汐的作用下，该行星不会首先被锁定，而是一直被潮汐力蹂躏、发热并膨胀。
愚石 发表于 2010-2-26 07:59

                               
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肯定早已被锁定了，但还是有内部潮汐作用的。太阳系中就有一个明显的例子——木卫一 Io。
我记得有这个说法：
如果热木星的质量够大，它就能维持那些H、He在自身的引力范围内，基本界限好像是1.5倍木星质量吧。如果质量不够，外层H、He等终将被红矮星吹走。不过像正电子转载的这样，被恒星吸附的还是第一次看见。
现在观测到的此类系统主星都是红矮星；否则径向速度法还没有这么高精度，而且热木星早被蒸发完了，变成水星这样的行星了。

我理解不了的问题是，为什么在那么大的潮汐的作用下，该行星不会首先被锁定，而是一直被潮汐力蹂躏、发热并膨胀。
愚石 发表于 2010-2-26 07:59

                               
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如果你读一下原始文献(见 4#)的话，就会发现这个问题在文中已经解释得清清楚楚了。 这个行星的轨道不会是标准的圆轨道，而是一个小偏心率的椭圆，因为它离主星太近了，这个小偏心率足以让潮汐扰动（tidal disturbance）提供足够的能量加热该行星。

如果你读一下原始文献(见 4#)的话，就会发现这个问题在文中已经解释得清清楚楚了。 这个行星的轨道不会是标准的圆轨道，而是一个小偏心率的椭圆，因为它离主星太近了，这个小偏心率足以让潮汐扰动（tidal disturba ...
nngs 发表于 2010-2-27 05:04

                               
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很遗憾，我读英文很困难。
想了一下，如果潮汐能够锁定行星，使得其自转和公转具有相同的平均角速度，那么，轨道偏心率的作用要交替地增加和减小其自转角速度。减小自转比较好理解，其转动动能变成了热能，而增加自转就不好想明白了，其动能如何获得？既要保持系统总动量守恒，又要保持总能量的不断输出，其总的效果是系统的转动惯量不断地变大和公转速度的不断变小。

这种复杂的关系，本人一时很难想清楚。

8# 愚石

我想，如果行星的公转角速度慢于主恒星的自转角速度，那么损耗的是主恒星的自转动能。如果是快的，哪位物理专业学得好的来解释一下。

学习知识...................

8# 愚石

我想，如果行星的公转角速度慢于主恒星的自转角速度，那么损耗的是主恒星的自转动能。如果是快的，哪位物理专业学得好的来解释一下。 ...
gohomeman1 发表于 2010-3-1 11:14

                               
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这好像是两个问题。损耗主恒星的自转动能是一个问题（这个问题类似于地球的自传变慢和月亮的远离），行星如何得到机械能而转变为热能是另一个问题（这这个问题类似于：已经锁定的月亮是否能从地月系统中获得机械能而加热自己）。

第三个问题是，如果月亮是否能从地月系统中获得机械能而加热自己，那么，是否有一部分地球的自转能最终会转变成成为月亮上的热能？这里假设月亮的固体潮会起作用。

问题太复杂，我反正是还想不明白。

这个问题的定性解释其实很简单：
如果行星被潮汐锁定，而且其公转轨道是完美圆形，那么潮汐作用是不会加热行星，因为这时潮汐形变固定在行星的表面上，行星表面不会因为潮汐作用而随时间改变形状。

对于本楼谈论的情形，因为该行星公转轨道是椭圆，所以其公转轨道角速率不是恒定的。而行星的自转速率是个定值。这样一来，就算行星是被潮汐锁定（其实只是自转周期等于公转周期而已），其潮汐形变（由恒星-行星连线决定，变角速率）并不是固定在行星的表面上（行星表面位置是由行星自转速度决定），而是有周期性的错位（和月球的经天平动在运动学上是一个道理）。除此之外，椭圆轨道上的行星离恒星的距离也在变化，意味着恒星作用在行星上的潮汐作用的强度也在变化。这两个因素导致该行星的形状因潮汐作用会周期性地变化，由于行星内摩擦力的存在，加热由此产生。

所以千万不要以为，潮汐锁定（synchronization）后就不会就潮汐加热了，行星/卫星的轨道还要去椭圆化（circularization）后才可以。 月亮现在（因为在椭圆轨道上）其实仍然被月地的潮汐作用加热，但这个作用非常小。