由日本和歐洲科學家領導的國際研究團隊發現了一個圍繞著類太陽恆星運行的新多行星系統。其中一項發現是一顆超短週期行星，其密度是有史以來最高的。這些發現於11 月8 日發表在《自然科學報告》上，為行星在極端條件下的形成和演化提供了新的見解。

藝術家對K2-360 系統的構想，展示了密度極高的超級地球K2-360 b（紅色）在圍繞其類太陽恆星的極近軌道上運行，背景中是更遙遠的伴星K2-360 c（藍色）。 K2-360 b 僅用21 小時就完成了一次軌道運行，其高溫可能導致表面熔融或部分熔融。圖片來源：天體生物學中心

K2-360 系統擁有一個密度創紀錄的「超級地球」和一顆巨大的外行星，揭示了極端行星演化的奧秘。該系統距離地球約750 光年，有兩顆行星圍繞著一顆類太陽恆星運行：

K2-360 b：一顆岩石“超級地球”，大小約為地球的1.6 倍，僅需21 小時即可完成繞恆星運行。它的質量是地球的7.7 倍，是迄今為止發現的最緻密、特徵最明顯的超短週期行星。

K2-360 c：一顆較大的外行星，最小質量為15 個地球質量。這顆行星每9.8 天繞恆星運行一次，但不凌日，因此其確切大小尚不確定。

「K2-360 b 確實非常了不起——它的密度與鉛一樣，在一個僅比我們的星球略大的球體中塞入了近8 個地球質量，」這項研究的主要作者、日本東京天體生物學中心的約翰·利文斯頓說。 「這使得它成為『超短週期』行星（具有精確參數）中已知密度最高的行星，這些行星繞恆星公轉的時間不到一天。”

這項發現得益於美國太空總署的K2 任務，該任務於2016 年首次探測到這顆內行星在其恆星前方凌日。隨後，地面望遠鏡（包括HARPS 和HARPS-N 光譜儀）的後續觀測證實了這顆行星的性質，並揭示了外伴星的存在。

K2-360 b 的極端密度表明，它可能是一顆曾經更大的行星的剝離核心，由於附近主恆星的強烈輻射而失去了外層。 「這顆行星讓我們得以一窺一些近地行星的可能命運，在數十億年的進化之後，只有緻密的岩石核心殘留下來，」都靈大學的合著者Davide Gandolfi 解釋道。

外行星K2-360 c 為此系統增添了另一層神秘色彩。雖然它沒有越過恆星，但它對主恆星的引力使研究人員能夠測量其最小質量。電腦模擬表明，它可能在該系統的形成和演化中發揮了至關重要的作用。雖然許多近距離行星被認為是透過與它們誕生的氣體盤的相互作用向內遷移的，但K2-360 b 可能走了一條不同的路徑。

「我們的動力學模型表明，K2-360 c 可能透過一種稱為高偏心率遷移的過程將內行星推入其當前的緊密軌道，」尼爾斯玻爾研究所的合著者亞歷山德羅·特拉尼說。 「這涉及引力相互作用，首先使內行星的軌道非常橢圓，然後潮汐力逐漸使其在靠近恆星的地方變成圓形。或者，潮汐圓化可能是由行星的自轉軸傾斜引起的。”

研究小組的分析表明，K2-360 b 富含鐵元素，岩石成分與地球比水星更相似。研究人員使用基於觀測到的宿主恆星化學豐度的模型估計，K2-360 b 可能有一個大鐵核，約佔其質量的48%。儘管密度極高，但這使其更接近“超級地球”而不是“超級水星”。

「我們的內部結構模型表明，K2-360 b 可能有一個由岩石地函包圍的大量鐵核，」麥吉爾大學博士候選人、合著者Mahesh Herath 解釋。 “由於從恆星接收到的強烈熱量，它的表面可能被岩漿覆蓋。了解這樣的行星有助於我們拼湊出類地行星在整個星系的不同條件下如何形成和演化。”

K2-360 系統的發現為行星系統架構及其形成過程提供了寶貴的見解。像K2-360 b 這樣的超短週期行星相對罕見，找到一顆擁有巨大外伴星的行星有助於限制有關其形成的理論。利文斯頓總結道：“K2-360 是研究行星如何在極端環境下形成和演化的絕佳實驗室。”

編譯自/ scitechdaily