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

这颗正在瓦解的行星质量与水星相当，尽管它环绕其恒星的轨道距离比水星环绕太阳的距离近了约20倍，每30.5小时完成一次公转。由于如此接近恒星，该行星表面很可能覆盖着沸腾蒸发到太空中的岩浆。当这颗炽热的行星高速环绕恒星运行时，它正在释放出巨量的表面矿物质，实质上在不断蒸发消散。

天文学家利用美国宇航局（NASA）的凌星系外行星巡天卫星（TESS）发现了这颗行星。TESS是由麻省理工学院（MIT）主导的任务，旨在监测邻近恒星的凌星现象（即恒星亮度的周期性下降，这可能是环绕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个奇特的凌星事件，其亮度下降的深度在每个轨道周期都会波动。

科学家们证实，该信号来自一颗紧密环绕恒星运行的岩石行星，其后方拖着一条长长的、彗星状的碎片尾迹。

“这条尾迹的规模极其巨大，延伸长度高达900万公里，约等于该行星整个轨道长度的一半，”麻省理工学院卡弗里天体物理与空间研究所的博士后Marc Hon说道。

该行星似乎正以惊人的速度瓦解，每次绕恒星运行一周，便会损失相当于一座珠穆朗玛峰质量的物质。以其微小质量按此速度计算，研究人员预测这颗行星可能在大约100万至200万年内完全瓦解。

“我们很幸运，恰好在其即将消亡之际捕捉到了它，”同为TESS科学办公室成员的发现合作者Avi Shporer表示，“这就像它最后的苟延残喘。”

Hon和Shporer将与他们的同事一起把研究成果发表在《天体物理学杂志通讯》上。他们的MIT合作者包括Saul Rappaport, Andrew Vanderburg, Jeroen Audenaert, William Fong, Jack Haviland, Katharine Hesse, Daniel Muthukrishna, Glen Petitpas, Ellie Schmelzer, Sara Seager和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。

“我们当时并非在寻找这类行星，”Hon说，“我们正在进行常规的行星核查工作，而我碰巧注意到这个非常异常的信号。”

典型的环绕系外行星信号表现为光变曲线中出现短暂下降，并规律性重复，这表明一个致密天体（如行星）正短暂地从其宿主恒星前方经过，暂时遮挡了星光。

然而，Hon及其同事从位于飞马座的宿主恒星BD+05 4868 A探测到的信号并不符合这种典型模式。尽管每30.5小时会出现一次凌星，但亮度需要更长时间才能恢复正常，这表明仍有长条状结构持续遮挡星光。更耐人寻味的是，下降的深度随每次轨道运行而变化，暗示着经过恒星前方的物体并非总是相同的形状或遮挡相同的光量。

“这种凌星的形状典型地类似于带有长尾的彗星，”Hon解释道，“不同的是，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——在如此接近宿主恒星的距离下，这些物质无法长期存在。而从行星表面蒸发的矿物颗粒则可以存留足够长时间，形成如此独特的尾迹。”

鉴于其靠近恒星，研究团队估计该行星经受着约1600摄氏度（接近3000华氏度）的炽热烘烤。当恒星炙烤行星时，其表面的任何矿物质都可能沸腾逃逸到太空中，并在那里冷却形成一条长长的尘埃尾迹。

该行星的急剧消亡是其质量微小的结果，其质量介于水星和月球之间。像地球这样质量更大的类地行星拥有更强的引力，因此能维持住自身的大气层。对于BD+05 4868 Ab，研究人员怀疑其引力极其微弱，难以维系行星的完整结构。

“这是一个非常微小的天体，引力极其微弱，因此很容易损失大量质量，而这又进一步削弱了它的引力，导致其损失更多质量，”Shporer解释道，“这是一个失控的过程，对该行星而言只会持续恶化。”

矿物尾迹

在迄今为止天文学家发现的近6000颗行星中，科学家仅在太阳系外知道另外三颗正在瓦解的行星。这些崩解中的天体都是在十多年前利用NASA的开普勒太空望远镜数据发现的。这三颗行星均被观测到具有类似的彗星状尾迹。在目前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星信号。

“这意味着它的蒸发过程最具灾难性，其消失速度将远快于其他行星，”Hon解释道。

该行星的宿主恒星相对较近，因此比其他三颗瓦解行星的宿主恒星更明亮，这使得该系统成为利用NASA詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）进行后续观测的理想目标。JWST可通过识别尘埃尾迹吸收的红外光颜色，帮助确定其矿物组成。

今年夏天，Hon将与宾夕法尼亚州立大学的研究生Nicholas Tusay共同领导使用JWST对BD+05 4868 Ab的观测。“这将是一个直接测量岩石行星内部组成的独特机会，可能极大地增进我们对太阳系外类地行星多样性及潜在宜居性的理解，”Hon表示。

研究人员还将梳理TESS数据以寻找其他瓦解行星的迹象。

“有时尝到甜头就会激发胃口，我们现在正试图启动专门搜寻此类天体的工作，”Shporer说，“这些都是奇特的天体，其信号形态会随时间变化，这对我们而言是难以捕捉的。但这是我们正在积极攻关的方向。”

此项工作部分由NASA资助。