你可能觉得太阳系的行星已经够多样了。但在银河系深处,有一类行星的“脾气”远比我们熟悉的木星、土星暴烈得多。它们被称作“热木星”——跟木星一样是气态巨行星,却挤在离母恒星极近的轨道上,近到绕一圈只要几天,被恒星炙烤得浑身发烫。最近,天文学家盯上了一颗名叫 CoRoT-2 b 的热木星,发现它身上出了件怪事。这件怪事,可能正在逼我们重写热木星的定义。

我们先还原一下,这究竟是一颗什么样的行星。CoRoT-2 b 的质量大约是木星的 3.5 倍,个头是木星的 1.5 倍。它距离地球约 696 光年,绕着它的恒星狂奔一圈,只需要 41 个小时左右。用“一年”这个概念去套它已经没什么意义——在那里,两天都不到,它就过完了一个“年”。而正是这么一颗看似“标准”的极端星球,让研究人员皱起了眉头。

打开网易新闻 查看精彩图片

在说它哪里不对之前,得先聊一下大多数热木星的“日常”。由于离恒星太近,巨大的引力会把这些行星锁住,形成一种叫做“潮汐锁定”的状态。说人话就是:行星永远只有一面朝向恒星,另一面永远背对。朝向恒星的那面是永恒的白天,可以叫它“永昼面”;背对的那面则是无尽的黑夜,可以叫它“永夜面”。月亮绕地球就是这样,所以我们从地面上永远只能看到月球的同一侧。如果你站在这类热木星的永夜面抬头仰望,大概率会看到一颗恒久不落的、燃烧着的太阳,固定在天上某个位置一动不动。

按这个逻辑,热木星的永昼面应该被烤出一个巨大的热点。可事情在 CoRoT-2 b 这里变得有点不对劲。

一支由美国宇航局系外行星科学研究所(NExScI)的 Aurora Kesseli 领导的研究团队,对 CoRoT-2 b 进行了一次新的探测,结果似乎表明:这颗热木星,竟然不是潮汐锁定的。如果这个初步发现站得住脚,那就意味着一个有点惊人的事实——我们过去默认“热木星都被锁住了”这个假设,可能太想当然了。

Kesseli 本人在一份声明里说得很直白:“我真的很喜欢盯着那些另类的家伙看——找那种不符合标准图景的行星,然后做点解谜的工作。”她的话里带着一种科学侦探般的好奇。事实上,她所面对的确是一桩悬案:一个我们研究了很久的行星类型,突然冒出一个不按剧本走的例外。

理论上,对于一颗岩石行星来说,如果被潮汐锁定,结果会很极端:永昼面热到能熔化岩石,永夜面则冷得吓人,中间只隔着一道永不落幕的黄昏。不过,气态巨行星的情况要复杂一些,因为它们有一层层剧烈翻涌的大气。大气环流能把热量从炽热的一面搬运到相对冷的那一面,搅得整个星球的气候乱七八糟。所以即使是潮汐锁定的热木星,热点通常也会出现在永昼面,不过因为强风推送,位置可能会稍微偏一点。

可是,在 CoRoT-2 b 上,热点偏移的程度似乎已经不能用“稍微”来形容了。探测器给出的初步证据指向一个更离谱的可能性:这颗行星的“一天”和“一年”,可能根本不同步。换句话说,它一边绕恒星高速狂奔,一边还在自顾自地旋转,并没有把同一张脸永远献给自己的恒星。

这样的线索一旦被证实,挑战的可不只是某颗星球的个例。Kesseli 接下来说的一段话,直接点出了这件事的分量:“现在我们能看到,‘一刀切’的模型行不通了,即便对于那些我们已经研究了很长时间的行星来说也是如此。我们每观测另一颗热木星,都会学到一些新东西,用来完善我们的模型。这些模型不仅对理解热木星有用,对所有类型的系外行星都有用。”她的意思是,CoRoT-2 b 可能不是唯一的“怪胎”,它只是第一个暴露出我们模型盲区的信号。过去我们搭建的那套描述热木星如何被加热、大气如何运动的物理框架,或许漏掉了一些关键环节。

那么,是什么让 CoRoT-2 b 如此“顽固”地不肯被锁住?研究人员目前并没有给出确定答案。这恰恰是整件事最令人兴奋的部分:已知的解释不太够用了。也许它还很年轻,还没来得及被潮汐力完全驯服;也许它和恒星之间的引力互动,受到星系里其他天体的干扰;也许是它内部某种机制在抵抗锁定。不管怎样,这些目前都停留在推测层面,研究团队没有贸然下任何结论。他们只是观察到了一个与标准图景显著不符的现象,然后老老实实地把它摆到台面上,说:看,这里有件事不太对。

这也正是科学里相当迷人的一种时刻——你本来以为已经摸透了一类事物的运作方式,突然蹦出一个例外,逼着你回头检查自己是不是遗漏了什么变量。热木星的“标准像”正在被添上新的笔触。而 CoRoT-2 b 这颗距离我们将近 700 光年的气态巨行星,正用它那古怪的自转姿态,轻轻撬动着整个系外行星研究的模型地基。接下来,望远镜会继续对准它,看看它的大气里还藏着哪些更具体的线索。至于那个热点到底跑去了哪里、究竟是不是因为未被锁定所致,科学界暂时还没有定论——但这或许比一个现成的答案更有价值。