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巨大系外行星的潮汐力讓母星表面上下起伏

歐洲天文學家相信他們發現一顆遙遠恆星的表面,被一顆環繞它公轉的行星拉得上下起伏,就像月球的重力造成地球海洋有漲潮與退潮的潮汐現象一樣。

這顆恆星是鳳凰座WASP 18,亮度約9等,距離地球約330光年左右(相當於100秒差距)。天文學家在2009年時,利用凌日法(transit)發現這顆恆星周圍疑似有顆行星;後來再利用都卜勒效應(Doppler,徑向速度法),經母星光譜譜線的移動來確認它的存在。這顆系外行星WASP 18b質量高達10倍木星質量,由於非常靠近母星,是所謂的「熱木星(hot Jupiter)」,公轉一週不及地球的一天,換言之,這顆行星上的一年僅相當於地球的一天而已。

然而,WASP 18b的軌道卻讓天文學家產生一個疑問:像這麼靠近母恆星的行星,受到母星強大的重力潮汐作用影響,往往會讓它的軌道從橢圓形變成圓形。維吉尼亞大學(University of Virginia)天文學家Phil Arras表示:這是因為潮汐作用會將軌道能量帶走一些,轉化成恆星或行星所擁有的熱能;可是,從都卜勒資料來看,WASP 18b的公轉軌道卻有點橢圓,類似海王星的軌道(海王星軌道離心率約0.0090),與前述理論似有違背。

Arras等人最新研究指出:這顆行星的軌道其實還是圓形的,只是WASP 18b和它母星之間的重力潮汐作用,擾亂了天文學家的視聽。恆星星光光譜的都卜勒效應讓行星軌道看來似是橢圓,是因為恆星表面被行星重力拉扯而有漲落現象所造成的。當面對我們的恆星表面被行星拉得往上升時,看起來好像在接近地球,星光光譜就會稍偏藍位移;反之當恆星表面落回,看起來好像在遠離地球,光譜就會稍偏紅位移。如此一來,這個系統似乎就呈現橢圓軌道。

在被這個系外行星系統耍了一番之後,天文學家卻反覺高興,因為這代表在如此極端的系統中,他們反倒可以好好測試潮汐理論的正確性呢!相關論文發表在英國皇家天文學會月刊( Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)中。

WASP 18b造成母星有潮汐漲落現象是目前已知的所有系外行星中最明顯的。從都卜勒資料來看,WASP 18表面漲落速度高達每秒30公尺。正因如此劇烈,才讓現代儀器能輕易偵測到這個漲落現象。

資料來源:Distant star moved by tides

轉載自台北天文館之網路天文館網站

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