新的超精确测量揭示了系外行星55 Cancri e（55 Cnc e）的轨道路径，这是一颗炙热无比的超级地球，紧密地围绕着一颗遥远的恒星。新的研究揭示了这颗"地狱行星"如何变得如此魔鬼般地热，以及其他世界如何可能变得对生命来说太热。那个岩石世界，55 Cnc e（绰号"杨森"），紧密地围绕着它的恒星运行，在那里过一年只需要区区18个小时，它的表面是一个巨大的熔岩海洋，其内部可能充满了钻石。



一个名为EXPRES的新工具为这个系外行星提供了这些新的见解。它捕捉到了从杨森的太阳（被称为哥白尼或55Cnc）照射出来的超精确的星光测量。当杨森在地球和恒星之间移动时，光的测量值会发生轻微的变化（这种效果类似于日食期间我们的月亮挡住太阳）。
通过分析这些测量值，天文学家发现杨森沿着恒星的赤道绕着哥白尼运行，与哥白尼的其他行星不同，这些行星的轨道非常不同，它们甚至从未在恒星和地球之间穿过。研究人员于12月8日在《自然天文学》杂志上报告了他们的发现。
杨森可能是在一个相对较冷的轨道上形成的，而且随着时间的推移慢慢向哥白尼坠落。随着杨森的靠近，来自哥白尼的更强引力改变了该行星的轨道。
"我们已经了解了这个多行星系统--我们所发现的拥有最多行星的系统之一--是如何进入其目前的状态的，"研究的主要作者、纽约市Flatiron研究所计算天体物理学中心（CCA）的研究人员Lily Zhao说。
即使在其最初的轨道上，这颗行星"可能是如此之热，以至于我们所知道的任何东西都无法在其表面生存"。尽管如此，新的发现可以帮助科学家更好地了解行星是如何形成和随时间移动的。这些信息对于发现类似地球的环境在宇宙中有多普遍，从而发现地外生命可能有多丰富至关重要。


哥白尼星（大圆圈）的示意图，来自一项调查系外行星55 Cnc e（昵称为"杨森"，用一个黑点表示）如何围绕其恒星运行的新研究。研究显示，这颗行星的轨道（倾斜的水平线）大致与恒星的赤道一致。这一新信息是通过对宿主恒星光线的精确测量获得的。当杨森在恒星和地球之间移动时，测量到的星光会下降。由此产生的恒星观测颜色的变化取决于杨森穿越恒星的哪一半。由于多普勒效应，向着地球旋转的半球稍稍变蓝，旋转的另一个半球稍稍变红，而中间的半球则没有变化。资料来源：L. Zhao等人/Nature Astronomy 2022
我们的太阳系是宇宙中我们知道的唯一存在生命的地方。它也像煎饼一样平坦--所有的行星都在彼此几度范围内运行，从同一气体和尘埃盘中形成。当系外行星搜寻任务开始在遥远的恒星周围发现世界时，他们发现许多行星并不是在一个平面上围绕它们的主星运行。这就提出了一个问题：我们的煎饼状的太阳系是否真的是一个罕见的系统。
哥白尼的行星系统离地球有40光年远，鉴于其研究的充分性和复杂性，它特别令人感兴趣。五颗系外行星围绕着一颗主序星（最常见的一类恒星），与一颗红矮星组成双星对。事实上，杨森是第一个在主序星周围发现的"超级地球"。虽然杨森的密度与地球相似，而且可能是岩石，但它的质量大约是地球的八倍，宽度是地球的两倍。
在发现和确认之后，杨森成为第一个已知的超短周期行星的例子。杨森的轨道的最小半径大约为200万公里。(作为比较，水星的半径为4600万公里，而地球的半径约为1.47亿公里）。杨森的轨道非常贴近哥白尼，以至于起初一些天文学家怀疑它是否真的存在。


艺术家对杨森行星（橙色圆圈）的印象，它紧密地围绕着它的恒星运行，以至于它的整个表面是一个熔岩海洋，温度达到了大约2000摄氏度。资料来源：Lucy Reading-Ikkanda/西蒙斯基金会
确定杨森围绕哥白尼的路径可以揭示出关于这颗行星历史的很多信息，但是进行这样的测量是非常困难的。天文学家们通过测量哥白尼星与地球之间每次出现的亮度下降来研究杨森。
这种方法并不能告诉你这颗行星正在向哪个方向移动。为了找出这一点，天文学家们利用了超速摄影机中使用的相同的多普勒效应。当一个光源向你移动时，你看到的光的波长就会变短（因此也就更蓝）。当它移开时，频率移得更宽，光就更红了。
当哥白尼旋转时，一半的恒星向我们旋转，而另一半则在远离。这意味着一半的恒星更蓝一些，另一半略微红一些（而中间的空间是没有移位的）。因此，天文学家可以通过测量它何时阻挡来自较红一侧、较蓝一侧和未改变的中间部分的光线来追踪杨森的轨道。
然而，由此产生的星光差异几乎是无法估量的小。研究小组以前曾尝试过，但无法准确地确定该行星的轨道路径。新研究的突破来自亚利桑那州洛厄尔天文台的洛厄尔发现望远镜的EXtreme PREcision Spectrometer（EXPRES）。正如它的名字一样，该光谱仪提供了注意光的微小红蓝变化所需的精度。
EXPRES的测量结果显示，杨森的轨道与哥白尼的赤道大致保持一致，这一路径使杨森在其兄弟姐妹中独一无二。
以前的研究表明，红矮星的附近轨道导致了行星相对于哥白尼的错位。在新的研究中，研究人员提出，天体之间的相互作用将杨森移向它今天的炼狱般的位置。当杨森接近哥白尼时，这颗恒星的引力变得越来越有优势。因为哥白尼正在旋转，离心力导致它的中间部分向外微微凸起，而它的顶部和底部则变平。这种不对称性影响了杨森感受到的重力，将这颗行星拉到与恒星较厚的赤道对齐。
随着杨森的谜底被揭开，赵和她的同事现在计划研究其他行星系统。她说："我们希望找到与我们类似的行星系统，并更好地了解我们所知道的系统。"
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