麻省理工学院及其他机构的天文学家首次观测到，一颗恒星会因绕行其周围的行星而发生脉动。
这颗名为 HAT-P-2 的恒星距离地球约 400 光年，周围有一颗气态巨行星环绕，其质量是木星的八倍，是目前已知质量最大的系外行星之一。这颗名为 HAT-P-2b 的行星沿高度偏心的轨道绕行恒星，先飞到极近处绕其运行，继而疾驰至遥远之处，最终再绕回恒星附近。
研究人员分析了美国国家航空航天局（NASA）斯皮策太空望远镜对 HAT-P-2 所做的 350 多小时观测数据，发现这颗恒星的亮度似乎每 87 分钟发生一次极其轻微的振荡。具体而言，恒星似乎以精确的谐波频率（即行星轨道频率的整数倍）振动；行星轨道频率是指行星绕恒星运行的速率。
这些定时精准的脉动使研究人员认为，与大多数基于理论模型对系外行星行为的预测相反，HAT-P-2b 的质量可能大到足以周期性地扭曲其恒星，使恒星熔融的表面随之闪耀或脉动。
“我们原以为行星实际上无法激发恒星，但我们发现这颗行星确实做到了，”麻省理工学院地球、大气与行星科学系博士后 Julien de Wit 说。“两者之间存在物理联系，但目前我们实际上还无法解释。因此，这些是由恒星伴星引发的神秘脉动。”
De Wit 是一篇详述研究结果的论文的第一作者，该论文于今日发表于《天体物理学杂志快报》。
捕捉脉动
研究团队偶然发现了恒星脉动。最初，研究人员想绘制一幅精确的系外行星温度分布图，展示其绕恒星运行时的情况。这类地图有助于科学家追踪能量如何在行星大气中传递，从而了解大气的风场模式和成分。
基于这一目标，研究团队认为 HAT-P-2 是理想的系统：由于这颗行星的轨道偏心，它的温度会在极端之间摆动，行星逐渐变得
寒冷，因为它远离恒星；随后，当它摆动到极近处时，温度又会迅速升高。
“恒星将大量能量倾注到行星的大气中，我们最初的目标是观察行星大气如何重新分配这些能量，”de Wit 说。
研究人员取得了斯皮策红外望远镜在 2011 年 7 月至 2015 年 11 月期间断续观测 HAT-P-2 共计 350 小时的数据。这是斯皮策迄今获取的最大数据集之一，为 de Wit 及其同事提供了大量观测数据，使他们能够探测到绘制系外行星温度分布图所需的极其微弱信号。
研究团队处理了这些数据，并聚焦于行星最接近恒星的时段：行星先从恒星前方经过，随后从恒星后方经过。在这些时段，研究人员测量恒星的亮度，以确定以热量形式传递给行星的能量有多少。
每当行星从恒星后方经过，研究人员都会发现意料之外的现象：他们看到的不是代表行星被恒星遮挡时亮度短暂下降的一条平线，而是微小的尖峰——恒星光线发生振荡，周期约为 90 分钟，恰好是行星轨道频率的整数倍。
“这些信号非常微弱，”de Wit 说。“这就像在数英里之外，听见一只蚊子飞过喷气发动机时发出的嗡嗡声。”
众说纷纭，谜团重重
恒星表面自然沸腾翻涌时，恒星脉动可能会持续发生。但 de Wit 及其同事探测到的微弱脉动似乎与行星轨道同步。他们据此得出结论，这些信号必定不是由恒星本身的任何现象引起，而是来自绕行的行星，或斯皮策仪器中的某种效应。
研究人员对所有可能影响测量的仪器效应（例如振动）进行了建模，发现没有任何一种效应能够产生他们观测到的脉动，因此排除了后一种可能性。
“我们认为这些脉动必定是由行星引起的，这很令人惊讶，”de Wit 说。“我们曾在两颗超大质量恒星相互绕行的系统中看到过这种现象：一颗恒星可以大幅扭曲另一颗，随后释放这种扭曲，而另一颗恒星就会振动。但我们没想到这种情况也会发生在行星身上——即使这颗行星的质量如此之大。”
“这确实令人振奋，因为如果我们的解读正确，就说明行星能够显著影响其宿主恒星中发生的物理现象，”论文合著者、丹麦奥胡斯大学博士后 Victoria Antoci 说。“换句话说，恒星‘知道’行星的存在，并会对其作出反应。”
研究团队对行星可能如何引发恒星脉动提出了一些理论。例如，行星短暂的引力拉扯或许恰好对恒星造成足够的扰动，使它进入自发脉动阶段。有些恒星会自然脉动；HAT-P-2b 或许正将自己的恒星推向这种状态，就像在微沸的水中加盐可能会使水沸腾溢出一样。de Wit 说，这只是几种可能性之一；要弄清恒星脉动的根本原因，还需要更多研究。
“这仍是个谜，但很棒，因为它表明我们对行星如何影响恒星的理解尚不完整，”de Wit 说。“因此，我们必须继续研究，弄清楚究竟发生了什么。”
这项研究部分得到了 NASA 喷气推进实验室和加州理工学院的资助。
