Astronomers discover a planet that's rapidly disintegrating, producing a comet-like tail

这颗正在瓦解的世界质量与水星相当，尽管它围绕其恒星运行的距离比水星与太阳的距离近约20倍，每30.5小时完成一次公转。由于如此靠近恒星，这颗行星很可能被沸腾蒸发到太空中的岩浆所覆盖。当这颗炽热的行星围绕恒星快速运行时，它正释放出巨量的表面矿物质，实质上正在蒸发消失。

天文学家使用美国宇航局的凌日系外行星勘测卫星（TESS）发现了这颗行星。这项由麻省理工学院主导的任务旨在监测邻近恒星的凌日现象，即周期性星光变暗，这可能是绕轨道运行的系外行星存在的迹象。引起天文学家注意的信号是一次奇特的凌日事件，其亮度下降的深度每次公转都会波动。

科学家们确认该信号来自一颗紧密绕轨道运行的岩石行星，其后方拖曳着一条长而类似彗星的碎片尾迹。

麻省理工学院卡夫里天体物理与空间研究所博士后马克·洪（Marc Hon）表示：“这条尾迹的规模极其巨大，延伸长达900万公里，约相当于该行星整个轨道长度的一半。”

这颗行星似乎正以惊人的速度瓦解，每次绕恒星公转都会释放出相当于一座珠穆朗玛峰的物质量。以其小质量按此速度推算，研究人员预测该行星可能在大约100万至200万年内完全瓦解。

参与此项发现的TESS科学办公室成员阿维·施波雷（Avi Shporer）说：“我们很幸运，正好在它真正消失之际捕获了它。这就像是它的最后喘息。”

洪、施波雷及其同事将在《天体物理学杂志通讯》上发表他们的研究成果。他们的麻省理工学院合著者包括索尔·拉帕波特（Saul Rappaport）、安德鲁·范德伯格（Andrew Vanderburg）、杰伦·奥德纳特（Jeroen Audenaert）、威廉·方（William Fong）、杰克·哈维兰（Jack Haviland）、凯瑟琳·赫西（Katharine Hesse）、丹尼尔·穆图克里希纳（Daniel Muthukrishna）、格伦·佩蒂帕斯（Glen Petitpas）、埃莉·施梅尔策（Ellie Schmelzer）、萨拉·西格尔（Sara Seager）和乔治·里克（George Ricker），以及来自其他多个机构的合作者。

炽热蒸发

这颗被科学家标记为BD+05 4868 Ab的新行星几乎是偶然被发现的。

洪说：“我们当时并非在寻找这类行星。我们正在进行常规的行星核查工作，而我碰巧注意到这个显得非常不寻常的信号。”

典型的绕轨道运行的系外行星信号表现为光变曲线上的短暂下降，这种下降会规律性地重复，表明一个致密天体（如行星）正短暂地经过其宿主恒星前方，暂时遮挡星光。

然而，洪及其同事在飞马座恒星BD+05 4868 A处检测到的信号并非这种典型模式。尽管每30.5小时会出现一次凌日，但亮度恢复到正常水平所需时间要长得多，暗示有一个长长的拖尾结构仍在阻挡星光。更耐人寻味的是，亮度下降的深度每次公转都不同，表明经过恒星前方的物体并非总是相同的形状或遮挡相同量的光。

洪解释道：“这种凌日的形状特征类似于带有长尾的彗星。但这条尾迹不太可能像真正的彗星那样含有挥发性气体和冰——这些物质在如此靠近宿主恒星的地方无法长期存在。而从行星表面蒸发出的矿物颗粒则可以存留足够长时间，形成如此独特的尾迹。”

考虑到其与恒星的近距离，研究团队估计该行星正承受着约1600摄氏度（接近3000华氏度）的炽热烘烤。随着恒星对行星的炙烤，其表面的任何矿物质很可能都在沸腾蒸发并逃逸到太空中，在那里冷却形成一条长长的尘埃尾迹。

这颗行星的剧烈消亡是其低质量造成的，其质量介于水星与月球之间。像地球这样质量更大的类地行星具有更强的引力，因此能够维持住其大气层。对于BD+05 4868 Ab，研究人员怀疑其引力非常微弱，难以维系行星自身。

施波雷解释道：“这是一个非常微小的天体，引力非常微弱，因此很容易损失大量质量，这又进一步削弱了它的引力，导致它损失更多的质量。这是一个失控的过程，对这颗行星来说，情况只会越来越糟。”

矿物尾迹

在迄今为止天文学家发现的近6000颗行星中，科学家仅知道太阳系外另外三颗正在瓦解的行星。这些瓦解中的世界都是在十多年前利用美国宇航局开普勒太空望远镜的数据发现的。这三颗行星都被观测到带有类似的彗星状尾迹。在迄今为止已知的四颗瓦解行星中，BD+05 4868 Ab拥有最长的尾迹和最深的凌日现象。

洪解释道：“这意味着它的蒸发过程最为剧烈，其消失速度将远快于其他行星。”

该行星的宿主恒星相对较近，因此比另外三颗瓦解行星的宿主恒星更亮，这使得该系统成为利用美国宇航局詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）进行后续观测的理想目标。韦伯望远镜可以通过识别尘埃尾迹吸收哪些红外光颜色，帮助确定尘埃尾迹的矿物组成。

今年夏天，洪和宾夕法尼亚州立大学的研究生尼古拉斯·图赛（Nicholas Tusay）将领导利用JWST对BD+05 4868 Ab的观测。洪表示：“这将是一个直接测量岩石行星内部成分的独特机会，可能为我们揭示太阳系外类地行星的多样性和潜在宜居性提供大量信息。”

研究人员还将梳理TESS数据，寻找其他瓦解世界的迹象。

施波雷说：“有时美食会激发食欲，我们现在正试图着手寻找这类特定的天体。这些都是奇特的天体，信号的形状会随时间变化，这对我们而言难以发现。但这是我们正在积极努力的方向。”

此项工作得到了美国宇航局的部分支持。