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热木星英语:Hot Jupiters),亦称为烤炉行星(roaster planets)、恒星侧木星(epistellar jovians)和飞马星(pegasids),是一种系外气体巨行星。它们的质量接近或超过木星,但与太阳系中的情况不同:木星的轨道半径是5天文单位,成为热木星的行星轨道与母恒星距离在0.5至0.015天文单位以内,大约只是太阳系内水星到太阳距离的八分之一至金星到太阳距离。

形成和演进

天文学界对热木星的起源有两大观点:迁移说和原位形成说,迁移说是目前学界流行的理论。

迁移说认为,在恒星系的早期阶段,热木星先是在恒星系冻结线外由岩石、冰块、气体聚合形成。行星形成后,热木星轨道内移,在距离恒星很近的地方形成稳定轨道。热木星可能是通过II型迁移移动进入内层轨道,也可能是因为受到了其他大质量天体干扰才进入内层轨道。像大迁徙假说[1]指出太阳系的木星也曾迁移,若无与随后的土星产生重力交互作用,也有可能变成热木星。

原位形成说认为,热木星原本是超级地球形的岩石行星,在形成后逐渐吸附周围气体形成气态巨行星,原来的岩石行星成为巨行星的固态内核。

因热木星十分靠近恒星,它们的大气层可能会因为热量被逐渐剥离。在大气层被完全剥离之后,它们残留的核可能成为冥府行星。但目前尚未实际发现冥府行星,因此这一理论目前还属于假说。

共同特性

热木星有一些共同的特性:

  1. 对于处于整个它们所在的行星系之外的观察者来说,它们比具有相同的质量,但处于离所围绕的恒星更远轨道上的行星,凌日的机会更高。
  2. 由于高度的日照率使得密度低于预期。并且由于凌日的时候背景造成的周边昏暗效应,使半径难以测量,而行星的初切和终切的边界也难以测量。
  3. 都是经历了行星迁移之后才存在于现在的位置。因为在如此紧挨恒星的位置上没有足够的材料原位生成质量如此巨大的行星。
  4. 轨道离心率都很低。这是因为它们的轨道都是圆形,或是经历天秤动的过程而圆化。这也造成行星的公转与自转同周期相同,因此总以同一面朝向恒星,称为潮汐锁定[2]

通过径向速度的方法,热木星是最容易发现的系外行星,因为它们造成母恒星运动上的摆动,比其他类型的行星更为明显。

系统中的类地行星

模拟显示,一颗木星大小的行星在圆形星盘内的迁移(在恒星距离5天文单位至0.1天文单位之间),不如像一般人想像的具有毁灭性。超过60%的固体物质,包括能够形成原行星盘的星子和原行星,会被气体巨星驱离。在模拟中,在热木星通过之并且轨道稳定在0.1天文单位的距离后,2个地球质量大小的行星会在适居带的区域内出现。由于混合了从冻结线之外被带入至内太阳系内的材料,模拟显示在热木星通过之后才形成的类地行星,含有的水分特别多。

视频

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参考文献