“热木星”是巨大的气体球，绕恒星运行一周不到10天。
迄今科学家已发现约400颗热木星。最近发现的这颗质量约为木星的五倍，绕其恒星运行一周只需16小时，是迄今已知轨道周期最短的气态巨行星。
这项发现最初由美国国家航空航天局（NASA）的凌日系外行星巡天卫星（TESS）完成，它为天文学家研究行星被恒星吸引并吞噬时的行为提供了独特机会
寻找太阳系以外行星的工作已发现4000多个遥远世界，它们围绕着距离地球数千光年的恒星运行。这些系外行星种类繁多，从岩石质的超级地球和迷你海王星，到庞大的气态巨行星，应有尽有。
迄今发现的行星中，最令人费解的当属“热木星”——它们是巨大的气体球，大小与我们的木星相仿，却能在不到10天内绕恒星飞行一周，与木星缓慢的12年轨道周期形成鲜明对比。迄今科学家已发现约400颗热木星。但这些质量巨大的旋转行星究竟如何形成，仍是行星科学中最大的未解之谜之一。
如今，天文学家发现了一颗最极端的超高温热木星：这颗气态巨行星的质量约为木星的五倍，绕其恒星飞行一周只需16小时。它的轨道周期是迄今已知气态巨行星中最短的。
由于轨道极其紧密且距离恒星很近，这颗行星的昼面温度估计约为3500开尔文，即接近6000华氏度，几乎和一颗小恒星一样热。因此，这颗编号为TOI-2109b的行星是迄今发现的第二热行星。
根据其特性，天文学家认为TOI-2109b正处于“轨道衰减”过程中，像浴缸里的水绕着排水口打转一样，螺旋式地靠近其恒星。预计其极短的轨道周期会使它比其他热木星更快地螺旋坠向恒星。
这项发现最初由美国国家航空航天局（NASA）凌日系外行星巡天卫星（TESS）完成。TESS是一项由麻省理工学院（MIT）牵头的任务，它为天文学家研究行星被恒星吸引并吞噬时的行为提供了独特机会。
“如果幸运的话，一两年内，我们或许就能探测到这颗行星如何逐渐靠近恒星，”该发现的主要作者伊恩·黄（Ian Wong）说。他在研究期间是麻省理工学院的博士后，之后转至美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心。“我们有生之年不会看到这颗行星坠入恒星。但再过1000万年，这颗行星可能就不复存在了。”
这项发现于今日公布，刊登在《天文学杂志》上。该成果来自一个大型合作团队，其中包括麻省理工学院TESS科学团队成员以及来自世界各地的研究人员。
凌日追踪
2020年5月13日，NASA的TESS卫星开始观测TOI-2109。这颗恒星位于武仙座南部，距离地球约855光年。任务团队将其列为第2109个“TESS关注目标”，因为它可能拥有一颗绕其运行的行星。
在近一个月的时间里，航天器收集了这颗恒星的光度测量数据。随后，TESS科学团队分析这些数据，寻找凌日现象——星光周期性变暗，这可能表明有行星从恒星前方经过，短暂遮挡了恒星的一小部分光线。TESS数据证实，这颗恒星确实拥有一个约每16小时凌日一次的天体。
团队将这一发现告知更广泛的天文学界。不久后，多个地面望远镜在接下来的一年里进行后续观测，在多个频段更仔细地观测这颗恒星。这些观测结合TESS最初的探测结果，证实凌日天体是一颗绕恒星运行的行星，并将其命名为TOI-2109b。
“所有证据都与它是一颗行星相符，我们意识到自己发现了一个非常有趣、相对罕见的天体，”该研究共同作者、麻省理工学院卡夫利天体物理与空间研究所研究科学家阿维·施波勒（Avi Shporer）说。
昼与夜
通过分析多个光学和红外波长的数据，团队确定TOI-2109b的质量约为木星的五倍，体积大约大35%，并且距离其恒星极近，约150万英里。相比之下，水星距离太阳约3600万英里。
这颗行星的恒星在大小和质量上都比太阳大约50%。根据观测到的系统特性，研究人员估计，TOI-2109b正以每年10至750毫秒的速度螺旋靠近恒星——速度超过迄今观测到的任何热木星。
根据这颗行星的大小及其与恒星的距离，研究人员认定TOI-2109b是一颗超高温热木星，其轨道周期是已知气态巨行星中最短的。与大多数热木星一样，这颗行星似乎处于潮汐锁定状态，始终有一面朝向恒星，形成永久的昼面和夜面，类似月球相对于地球的状态。通过为期一个月的TESS观测，团队得以观察这颗行星绕轴旋转时亮度的变化。研究人员观测了行星从恒星后方经过的过程（称为次食），并结合光学和红外波长的数据，估算出其昼面温度超过3500开尔文。
“与此同时，这颗行星夜面的亮度低于TESS数据的灵敏度，因此我们不知道那里究竟发生了什么，”施波勒说。“那里的温度非常低吗？还是行星以某种方式吸收昼面的热量并将其传递到夜面？我们才刚开始尝试回答有关这些超高温热木星的问题。”
研究人员希望在不久的将来使用更强大的设备观测TOI-2109b，包括哈勃太空望远镜和即将发射的詹姆斯·韦布太空望远镜。更详细的观测可能揭示热木星坠向恒星时所经历的环境。
“像TOI-2109b这样的超高温热木星，构成了系外行星中最极端的一个亚类，”黄说。“我们才刚刚开始了解它们大气中发生的一些独特物理和化学过程——这些过程在我们的太阳系中没有对应现象。”
未来对TOI-2109b的观测也可能揭示线索，帮助我们了解这类令人目眩的系统最初是如何形成的。“从系外行星科学诞生之初，热木星就被视为异类，”施波勒说。“一颗质量和体积都与木星相当的行星，怎么会进入一个只有几天的轨道周期？我们的太阳系中没有类似天体，而我们认为这是一个研究它们、帮助解释其存在的机会。”
