作者:李木子 来源:中国科学报 发布时间:2024/4/2 10:06:02
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科学家发现第一颗拥有永久黑暗面的行星

 

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LHS 3844b的一侧被认为是永恒的黑夜。图片来源:NASA/JPL-Caltech

本报讯想象一下,如果西半球永远是夜晚、东半球一直是白天,那么伦敦人想要看到太阳,唯一的途径就是飞往北京这样的地方。

3月28日发表于《天体物理学杂志》的一项研究,提供了迄今为止最令人信服的证据,证明一颗行星具有这种被称为潮汐同步或1:1潮汐锁定的特征。

“理论上的东西现在感觉是真实的,这实际上就是这些行星的样子。”论文作者之一、加拿大麦吉尔大学天文学家Nicolas Cowan说。

当轨道离宿主恒星很近时,一颗行星的近侧会受到比远侧更强的引力。随着时间的推移,这种潮汐力的不平衡被认为会减缓行星的自转,直到与轨道完全同步。这意味着行星绕轴旋转一周所需的时间与绕恒星运行一周所需的时间相同。人们认为月球就经历了这一过程,这也解释了为什么它有一个从未面向地球的“远端”。

许多系外行星被认为是1:1潮汐锁定的,因为它们离宿主恒星很近,但这很难被证明。测量系外行星的轨道很简单,而确定它的自转却困难得多,尤其是如果行星的大气层遮挡了自转的表面更是如此。

在这项研究中,科学家将目标锁定于一颗离恒星很近的系外行星,最终证明了潮汐锁定假说。2019年,研究人员使用斯皮策太空望远镜,测量了这颗被称为超级地球LHS 3844b的行星发出的光的强度。Cowan与合作者意识到,这些测量可以告诉他们这颗行星面向地球表面的温度,因为它可能没有大气层。

由于自转和恒星施加的巨大潮汐力之间的抵触,没有潮汐同步的行星的温度会升高。而研究小组发现,LHS 3844b的表面相对较冷,正如一颗潮汐同步行星所预期的那样。

美国密歇根大学安娜堡分校理论天体物理学家Emily Rauscher说:“这可能是利用现有信息或仪器收集到的最令人信服的证据。”

科学家预计很快还会有更多证据。“詹姆斯·韦布空间望远镜(JWST)在这方面做得很好。”Cowan说,JWST将使天文学家能够研究比LHS 3844b离恒星稍远的系外行星的自转。天文学家现在认为,这样的行星可以维持大气层温和的温度,构成了银河系大部分宜居空间。

Cowan说,如果JWST发现它们像LHS 3844b一样是潮汐同步的,那么“可能有很大一部分行星,当然是大多数宜居行星,都是潮汐锁定的”。

至于这些行星在何种意义上适宜居住,Cowan目前还无法推测。他说,这些星球“没有潮汐、季节或昼夜循环,能让生命进化出同样的多样性和复杂性吗?我不知道”。(李木子)

相关论文信息:

https://doi.org/10.1038/d41586-024-00414-z

《中国科学报》 (2024-04-02 第2版 国际)
 
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