行星帶動恒星的心跳

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行星帶動恒星的心跳

氣體行星HAT-P-2b以極其橢圓的運行軌道圍繞著它的恒星運動，週期大約是5.63天。雖然它的品質只有百分之一恒星的品質，但是研究者們發現它們之間的潮汐力足夠強大，以至於能使恒星的光度發生有節奏的波動。

長期以來天文學家們只能通過十分橢圓的雙星系統來瞭解恒星的光度波動。現在科學家們首次證實了，恒星的行星也能使其光度發生有節奏的變化。

通常情況下一顆行星對其恒星不會有很特別的影響。但是，如果一顆行星特別的大或距離特別近，那麼在地球上的天文學家看來，行星會給恒星帶來了一些晃動。因為它們圍繞公轉的重心偏離了恒星的中心一段距離。通常的系外行星都是這樣被發現的。但是一顆行星若是對於其恒星有一些特別的作用力，現在看來幾乎是不可能的。

雖然科學家們已經考慮過，在我們的太陽系中是否存在行星—或者說至少品質最大的木星—能夠影響太陽以及會對太陽帶來哪些影響。關於太陽活動和行星之間的聯繫的爭議由來已久，比如說行星的轉動慣量對太陽黑子的影響。然而至今為止並沒有令人信服的提議，

而且除此之外行星太小以至於不能影響到他的恒星。

是，或者不是？

這個規則對於HAT-P-2b並不那麼合適，就像美國麻省理工大學的Julien de Wit在學術期刊《天體物理週刊》上發表的一樣。這顆行星能夠有節奏的帶動它的恒星，而且這個節奏就如同心跳一般。為了得到這個結果， de Wit的團隊在微波波段對目標恒星細微的光度波動進行了350個小時的觀察。從2011年到2015年，斯皮策空間望遠鏡（Spitzer Space Telescope, SST）對恒星HAT-P-2和它的系外行星HAT-P-2b進行了一次又一次的觀察。

【圖一】2011年到2015年間，斯皮策空間望遠鏡在4.5微米的波段對HAT-P-2進行了長達350小時的觀測。單次的光度測定在圖中以棕色的點表示，紅線表示的是平均光度。光度曲線取決於恒星和系外行星的光度之和，運行的軌道形態和行星的相對位置也同樣會帶來影響。

下端的兩張圖片上分別展示了發生掩星和淩日時的數值。右邊的圖像顯示了當HAT-P-2b被遮擋時恒星微弱的光度波動。這說明了HAT-P-2b有節奏的規律的帶動了它的恒星。

恒星的心跳事實上並不算一個新聞。去年天文學家們在開普勒空間望遠鏡的幫助下搜尋了這種類型的天體。然而至今被發現的天體只有紅巨星，膨脹的，在雙體或多體系統中的老年恒星。這些恒星所處在的系統有極度橢圓的繞行軌道，系統中各天體之間充斥著可變化的潮汐力。

潮汐力會扭曲紅巨星的表面，並且引起這種獨特的光度波動。天文學家們稱之為“心跳（Heartbeat）”系統:光度有規律的急劇增強減弱。天文學家們非常重視“心跳系統”，

因為這使他們能夠更全面地瞭解雙星或多星系統的特徵和它們的結構及演變。

恒星HAT-P-2第一眼看上去與這種系統沒有很多共同之處。 HAT-P-2距離地球大約370光年，位於星圖的武仙座。它的光譜型為F，發出黃白的光，溫度和品質都略大於太陽。這顆2007年被發現，其恒星唯一的行星，與我們太陽系中的同類相比：體積雖然比木星小一點，但它的品質卻是木星的8.7倍。公轉週期是5.63天，有著極偏心的公轉軌道。它最遠距離它的恒星2500萬千米遠，這大約是六分之一地球到太陽的距離，而最近的時候只相距790萬千米。從地球看來， HAT-P-2b在每個運行週期都會隱藏到恒星後面一次，經過半個週期再次運行到恒星前。

相對短的公轉週期加上極度橢圓的公轉軌道使得HAT-P-2b成為一個熱門的目標。

天文學家們想要更多的瞭解系外行星及其恒星之間的相互作用， Julien de Wit和他的同事們也是一樣。事實上，他們原本的興趣在於該行星的大氣層，由於十分橢圓的軌道， HAT-P-2b不僅能體會到宇宙的寒冷，還能感受到恒星的炎熱，這樣明顯的溫度波動會給行星的大氣層帶來有趣的效應。所以研究者們把主要的時間都集中到了這上面來。他們在行星距離恒星最近時，高精度的測量了恒星的光度，為了研究有多少能量在恒星與行星之間進行了交換。（見圖一“掩星”部分）

被引起的光度波動

這是一個驚喜：當我們看來， HAT-P-2的行星消失在它的背後時，光度學的資料揭示了它的光度波動。雖然這個波動十分的細微。但是其87分鐘的光度變化週期，卻恰巧是其行星軌道週期的整數倍：光度變化週期的79倍稍短於行星的運行週期。

這是一個有力的依據，潮汐力—也就是說當系外行星和它的恒星相距最近時因引力產生的相互作用力—是造成這種節奏的一個原因。而且。由此科學家們能確定，HAT-P-2b確實給恒星表面帶來了節奏，雖然它的品質大約只有恒星的百分之一。（見圖一“掩星”部分）

一個行星能影響它的恒星嗎？答案是肯定的。雖然現在理論模型還不足以解釋HAT-P-2b到底是如何運行的，確切的運作機制也尚不明朗。但是確定的是，科學家們一方面會繼續完善恒星的理論模型，另一方面會繼續對HAT-P-2進行觀察，找出恒星心跳的真正原因。

文章來源《Sterne und Weltraum》

作者：Franziska Konitzer

德文翻譯：系外行星地瓜君

校譯：王坤

編排：邱煜欣

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雖然這個波動十分的細微。但是其87分鐘的光度變化週期，卻恰巧是其行星軌道週期的整數倍：光度變化週期的79倍稍短於行星的運行週期。