这张艺术家的印象图展示了一颗类似木星的系外行星，它正在变成一颗热木星——一颗巨大的、类似木星的系外行星，它的轨道离它的恒星非常近。使用美国国家科学基金会基特峰国家天文台的WIYN 3.5米望远镜，一组天文学家发现，这颗名为TIC 241249530 b的系外行星沿着与其主恒星旋转方向相反的极端椭圆轨道运行。这些独特的轨道特征暗示了这颗行星的形成历史以及它未来的轨迹，使研究小组确定TIC 241249530 b最终将向内迁移到一个更紧密、更圆的轨道上。发现这颗系外行星的预迁移，有助于深入了解热木星是如何形成和演变的。信贷:NOIRLab / NSF /光环/ J。da Silva(太空引擎)
系外行星细长的反向轨道为大质量气态巨行星的形成历史和未来轨迹提供了线索。
阿斯特罗科学家们使用WIYN望远镜观测到一颗具有高度偏心和逆行轨道的系外行星。这颗被命名为TIC 241249530 b的系外行星可能会极大地推进我们对热木星形成和迁移的理解，热木星通常是更大的气体巨星，它们会迁移到非常靠近恒星的轨道上。
发现一颗轨道极端的系外行星
使用美国国家科学基金会基特峰国家天文台的WIYN 3.5米望远镜，天文学家发现了一颗系外行星的极端轨道，这颗行星正在成为一颗热木星。这颗系外行星不仅沿着所有已知的凌日系外行星中最剧烈拉伸的轨道之一运行，而且还向后绕着它的恒星运行，这为了解热木星的演化之谜提供了线索。
目前，在4000多个恒星系统中有超过5600颗已确认的系外行星。在这一群行星中，大约有300-500颗系外行星属于被称为热木星的奇怪类别——大型的、类木星的系外行星，它们的轨道离它们的恒星非常近，有些甚至像水星离太阳一样近。热木星是如何在如此近的轨道上结束的是一个谜，但天文学家假设它们开始在远离恒星的轨道上运行，然后随着时间的推移向内迁移。这一过程的早期阶段很少被观察到，但通过对一颗轨道不同寻常的系外行星的新分析，天文学家离解开热木星之谜又近了一步。
先进Observatio技术和发现
这颗系外行星被命名为TIC 241249530 b，它的发现源于NASA的凌日系外行星测量卫星(TESS)在2020年1月探测到一颗恒星亮度下降，这与一颗木星大小的行星从它前面经过或凌日一致。为了确认这些波动的性质并消除其他可能的原因，一组天文学家在美国国家科学基金会基特峰国家天文台(KPNO)的WIYN 3.5米望远镜上使用了两台仪器，KPNO是美国国家科学基金会NOIRLab的一个项目。
该团队首先利用美国宇航局资助的NN-EXPLORE系外行星和恒星散斑成像仪(NESSI)的一种技术，有助于“冻结”大气闪烁，消除任何可能混淆信号源的外来来源。然后，利用美国宇航局资助的NEID光谱仪，研究小组通过仔细观察其主恒星的光谱或发射光的波长如何因系外行星绕其运行而发生变化，测量了TIC 241249530 b的径向速度。
这张图显示了新发现的类木星系外行星TIC 241249530 b的轨道，与我们太阳系中水星和地球的轨道进行了比较。TIC 241249530 b的轨道是已知的凌日系外行星中最伸展的轨道之一，它也向后绕着它的主恒星运行，这意味着在与恒星旋转相反的方向上。信贷:NOIRLab / NSF /光环/ R。普洛克特
NOIRLab博士后研究员、发表在《自然》杂志上的论文的主要作者阿尔温德·古普塔(Arvind Gupta)称赞nesi和NEID对该团队表征和确认系外行星信号的努力至关重要。古普塔解释说:“nesi给了我们一个更清晰的恒星视图，而NEID则精确地测量了恒星的光谱，以探测轨道外行星的变化。”Gupta特别指出了NEID观测调度框架的独特灵活性，因为它允许团队根据新数据快速调整观测计划。
“WIYN望远镜在帮助我们理解为什么在其他太阳系中发现的行星在系统与系统之间如此不同方面发挥着至关重要的作用，”NSF的克里斯戴维斯说，他是NSF NOIRLab的项目主任。“NSF和NASA在NN-EXPLORE项目上的合作继续在系外行星研究中取得令人印象深刻的成果。”
这个动画展示了新发现的类木星系外行星的轨道，命名为TIC 241249530 b，与我们太阳系中水星和地球的轨道进行了比较。TIC 241249530 b的轨道是已知的凌日系外行星中最伸展的轨道之一，而且它的轨道是反向的，也就是说与恒星的旋转方向相反。如果这颗行星是我们太阳系的一部分，它的轨道将从离太阳最近的地方延伸到离太阳比水星近10倍的地方，一直延伸到离地球最远的地方。这种极端的轨道会导致地球上的温度在夏天的温度到足以熔化钛的温度之间变化。信贷:NOIRLab / NSF /光环/ R。普洛克特
偏心和逆行轨道的含义
对光谱的详细分析证实，这颗系外行星的质量大约是木星的五倍。光谱还显示，这颗系外行星沿着一条极其偏心的轨道运行。行星轨道的偏心率是用0到1的刻度来测量的，0表示完全圆形的轨道，1表示高度椭圆的轨道。这颗系外行星的轨道偏心率为0.94，比通过凌日法发现的任何其他系外行星的轨道偏心率都要大[1]。相比之下，冥王星围绕太阳的高椭圆轨道的离心率为0.25;地球的离心率是0.02。
如果这颗行星是我们太阳系的一部分，它的轨道将从离太阳最近的地方延伸到离太阳比水星近10倍的地方，一直延伸到离地球最远的地方。这种极端的轨道会导致地球上的温度在夏天的温度到足以熔化钛的温度之间变化。
WIYN 3.5米望远镜的内部，位于美国国家科学基金会基特峰国家天文台，是美国国家科学基金会NOIRLab的一个项目。这架望远镜搭载了NEID仪器，这是一种最先进的系外行星发现机器。信贷:KPNO / NOIRLab / NSF /光环/ J。波拉德
为了增加这颗系外行星轨道的不寻常性质，研究小组还发现，它的轨道是向后的，也就是说，与它的主恒星的旋转方向相反。这不是天文学家在大多数其他系外行星上看到的，也不是在我们自己的太阳系中看到的，它有助于团队解释系外行星的形成历史。
这颗系外行星独特的轨道特征也暗示了它未来的轨迹。预计它最初的高偏心轨道和与主星的极近距离将使这颗行星的轨道“圆”，因为行星上的潮汐力从轨道上消耗能量，导致它逐渐缩小和圆化。在这种迁移发生之前发现这颗系外行星是有价值的，因为它为了解热木星如何随着时间的推移形成、稳定和演变提供了至关重要的见解。
古普塔说:“虽然我们不能准确地按下倒带键，实时观察行星迁移的过程，但这颗系外行星可以作为迁移过程的快照。”“像这样的行星非常罕见，很难找到，我们希望它能帮助我们解开热木星形成的故事。”
WIYN 3.5米望远镜，位于美国国家科学基金会基特峰国家天文台，是国家科学基金会NOIRLab的一个项目。信贷:KPNO / NOIRLab / NSF /光环
未来展望与研究方向
宾夕法尼亚州立大学天文学和天体物理学教授杰森·赖特(Jason Wright)说:“我们特别感兴趣的是，在这颗行星与它的恒星非常接近之后，我们可以了解到它的大气动力学。”古普塔在宾夕法尼亚州立大学读博士时，他曾监督过这个项目。“像美国宇航局的詹姆斯韦伯太空望远镜这样的望远镜具有探测新发现的系外行星在快速加热时大气变化的灵敏度，因此团队对系外行星还有很多需要了解的地方。”
TIC 241249530 b是迄今为止发现的第二颗显示热木星迁移前阶段的系外行星。总之，这两个例子在观测上证实了一个观点，即大质量的气态巨行星在从高度偏心的轨道向更紧密、更圆的轨道迁移时，会演变成热木星。
古普塔说:“20多年来，天文学家一直在寻找可能是热木星前身的系外行星，或者是迁移过程的中间产物，所以我非常惊讶，也很兴奋，能找到一颗。”“这正是我想要找到的。”
笔记
发现了一颗离心率更高的系外行星。HD 20782 b的离心率为0.956，但它并没有凌日，因此无法确定它的轨道相对于它的主星的方向。这就强调了 发现TIC 241249530 b的重要性，它的轨道特征可以通过其凌日恒星来确定。参考:作者:Arvind F. Gupta, Sarah C. Millholland, Haedam Im，董家英，Jonathan M. Jackson, Ilaria Carleo, Jessica liby - roberts, Megan Delamer, Mark R. Giovinazzi, Andrea S. J. Lin, Shubham Kanodia，王先雨，Keivan Stassun, Thomas Masseron, Diana Dragomir, Suvrath Mahadevan, Jason Wright, Jaime A. Alvarado-Montes, Chad Bender, Cullen H. Blake, Douglas Caldwell, Caleb I. Cañas, William D. Cochran, Paul Dalba, Mark E. Everett，Pipa Fernandez、Eli Golub、Bruno Guillet、Samuel Halverson、Leslie Hebb、Jesus Higuera、Chelsea X. Huang、Jessica Klusmeyer、Rachel Knight、Liouba Leroux、Sarah E. Logsdon、Margaret Loose、Michael W. McElwain、Andrew Monson、Joe P. Ninan、Grzegorz Nowak、Enric Palle、Yatrik Patel、Joshua Pepper、Michael Primm、Jayadev Rajagopal、Paul Robertson、Arpita Roy、Donald P. Schneider、Christian Schwab、Heidi Schweiker、Lauren Sgro、shimizao、Georges Simard、gu - mundur Stefánsson、Daniel J. Stevens、Steven Villanueva, John Wisniewski, Stefan Will和Carl Ziegler, 2024年7月17日，Nature。DOI: 10.1038 / s41586 - 024 - 07688 - 3
