恒星—行星潮汐演化研究出現(xiàn)重要進(jìn)展

科技日報記者 趙漢斌

記者14日從中國科學(xué)院云南天文臺獲悉，該臺研究人員與合作者關(guān)注恒星自轉(zhuǎn)速率與行星軌道速率長期同步的現(xiàn)象，并取得了重要進(jìn)展。國際天文學(xué)雜志《皇家天文學(xué)會月刊》發(fā)表了相關(guān)成果。

恒星自轉(zhuǎn)速率與行星軌道速率長期同步的現(xiàn)象，在公轉(zhuǎn)軌道極為接近其宿主恒星的類木行星——即熱木星的演化過程中，是一個相當(dāng)獨(dú)特且引人注目的階段。此前，天文學(xué)家在一些恒星附近發(fā)現(xiàn)了質(zhì)量非常大的熱木星。這些密近巨行星和宿主恒星之間，有很強(qiáng)的潮汐作用。研究表明，在某些特殊的演化階段，行星的軌道周期可與恒星的自轉(zhuǎn)周期相等，并維持很長的時間，呈現(xiàn)出長期雙重同步的狀態(tài)。這一現(xiàn)象受到了天文學(xué)家的廣泛關(guān)注。因為同步軌道的存在，可以顯著延緩行星系統(tǒng)的潮汐演化，并延長行星的壽命，否則行星會在潮汐力的作用下墜入其主星。

243顆觀測系統(tǒng)所處的演化狀態(tài)示意圖。當(dāng)系統(tǒng)位于圖中的實線上方時，可維持長期雙重同步。 云南天文臺供圖

云南天文臺恒星物理研究團(tuán)組博士生郭帥帥與導(dǎo)師郭建恒研究員及其他合作者協(xié)作，結(jié)合恒星演化和恒星—行星系統(tǒng)的潮汐作用，發(fā)現(xiàn)當(dāng)質(zhì)量較大的密近行星圍繞著比太陽質(zhì)量更大或金屬豐度更低的宿主恒星繞轉(zhuǎn)時，一旦在恒星自轉(zhuǎn)速率與行星軌道速率同步，雙重同步現(xiàn)象就更易發(fā)生。這種雙同步，可以延長行星的生存時間。

隨后，研究人員進(jìn)一步對243個主星為F和G型，且具有相對完整的觀測參數(shù)的恒星—行星樣本作了研究，識別了可能處于長期雙重同步狀態(tài)的系統(tǒng)，并預(yù)測了將來哪些系統(tǒng)可能會出現(xiàn)這種現(xiàn)象。這一重要發(fā)現(xiàn)，為尋找處于雙重同步狀態(tài)的行星系統(tǒng)提供了理論約束，還為密近巨行星的演化提供了理論解釋。