歐空局(ESA)的系外行星任務Cheops發現，一顆在一天之內圍繞其宿主恆星運行的系外行星的變形形狀更像一個橄欖球，而非球形。這是第一次檢測到系外行星的變形，這為了解這些緊靠恆星的行星的內部結構提供了新的見解。

這顆被稱為WASP-103b的行星位於武仙座。它被這顆行星及其主星WASP-103之間的強大潮汐力所變形。據悉，WASP-103質量是太陽的1.7倍。

潮汐拉扯

我們在地球的海洋中經歷潮汐，主要是由於月球在圍繞我們的軌道運行時對我們的星球進行輕微的拉扯。太陽對潮汐也有一個小但重要的影響，然而它離地球太遠了，無法引起我們星球的重大變形。WASP-103b就不是這樣了，這顆行星的大小幾乎是木星的兩倍，質量是木星的1.5倍，在不到一天的時間裡圍繞其主星運行。天文學家們懷疑如此近的距離會引發非常大的潮汐，但直到現在他們仍無法測量它們。

通過利用ESA Cheops太空望遠鏡的新數據並結合NASA/ESA哈勃太空望遠鏡和NASA斯皮策太空望遠鏡已經獲得的數據，天文學家現在已經能檢測到潮汐力如何將系外行星WASP-103b從一個通常的球體變形為橄欖球形狀。

Cheops測量系外行星的凌日–當一顆行星從我們的角度經過它的恆星前面時引起的光的傾斜。通常情況下，研究光曲線的形狀將揭示有關行星的細節，如它的大小。Cheops的高精度加上其指向的靈活性使得衛星能返回到一個目標並觀察多次過境，這使得天文學家能夠檢測到WASP-103b的潮汐變形的微小信號。這一獨特的信號可以用來揭示有關該行星的更多信息。

來自巴黎科學與文化大學巴黎天文台的Jacques Laskar是這項研究的共同作者，他說道：“Cheops居然能揭示出這種微小的變形，這真是不可思議。這是第一次進行這樣的分析，我們可以希望，在更長的時間間隔內進行觀察將加強這一觀察並帶來對該行星內部結構的更好認識。”

膨脹的行星

研究小組通過利用WASP-103b的過境光曲線得出一個參數–勒夫數–衡量質量在一個行星內的分佈情況。了解質量如何分佈可以揭示出行星內部結構的細節。

這項研究的論文第一作者、葡萄牙波爾圖大學天體物理學和科學研究所的Susana Barros說道：“一種材料對變形的抵抗力取決於其組成。比如，在地球上，我們有由於月亮和太陽引起的潮汐，但我們只能在海洋中看到潮汐。岩石部分並沒有移動那麼多。通過測量行星的變形程度，我們可以知道它有多少是岩石、氣態或水。”

儘管WASP-103b的半徑是木星的兩倍，但它的勒夫數跟木星相似，這初步表明其內部結構相似。

“原則上，我們期望一顆質量為木星1.5倍的行星會有大致相同的大小，所以WASP-103b必須由於其恆星的加熱，也許還有其他機製而非常膨脹。如果我們能通過未來的觀測確認其內部結構的細節，也許我們可以更好地理解是什麼讓它如此膨脹。知道這顆系外行星核心的大小對於更好地理解它是如何形成的也很重要，”Susana說道。

由於勒夫數的不確定性仍相當高，因此需要在未來用Cheops和詹姆斯-韋伯太空望遠鏡進行觀測來破譯細節。韋伯的極高精度將改善對系外行星潮汐變形的測量，從而使這些所謂的“熱木星”跟太陽系中的巨行星之間能夠進行更好的比較。

神秘的運動

另一個謎團也圍繞著WASP-103b。一顆恆星和一顆非常接近木星大小的行星之間的潮汐相互作用通常會導致行星的軌道周期縮短，這使其在最終被母星吞噬之前逐漸接近恆星。然而對WASP-103b的測量似乎表明，其軌道周期可能正在增加，並且該行星正在緩慢地遠離該恆星。這將表明除潮汐力之外的其他因素是影響該行星的主導因素。

Susana和她的同事們還研究了其他潛在的情況，如宿主的一顆伴星影響了系統的動力學或該行星的軌道是略帶橢圓的。他們沒能確認這些情況，但也不能排除這些情況。也有可能軌道周期實際上是在減少而非在增加，但只有用Cheops和其他望遠鏡對WASP-103b的凌日進行更多的觀測才能幫助揭開這個謎團。

ESA Cheops項目科學家Kate Isaak說道：“潮汐變形對系外行星過境光曲線的影響大小非常小，但由於Cheops的精度非常高，我們能夠首次看到這一點。這項研究是一個很好的例子，說明系外行星科學家能利用Cheops解決非常多樣化的問題，說明這項靈活的後續任務的重要性。”