迄今为止发现的最令人困惑的行星是“热木星”——巨大的气体球，大小与我们的木星差不多，但它们在不到10天的时间里围绕它们的恒星旋转，而木星的轨道则是缓慢的12年。迄今为止，科学家们已经发现了大约400颗热木星。但这些沉重的旋转体究竟是如何形成的，仍然是行星科学中最大的未解之谜之一。

现在，天文学家发现了一颗最极端的超热木星——一颗气体巨星，质量大约是木星的五倍，在16小时内围绕其恒星旋转。这颗行星的轨道是迄今为止已知的气态巨星中最短的。

由于它的轨道非常紧凑，而且靠近它的恒星，据估计，这颗行星的白天温度约为3500开尔文，或接近6000华氏度，大约和一颗小恒星一样热。这使得这颗被命名为TOI-2109b的行星成为迄今为止探测到的第二热的行星。

从它的性质判断，天文学家认为TOI-2109b正处于“轨道衰变”的过程中，或者像洗澡水在排水管里打转一样，螺旋地进入它的恒星。据预测，它极短的轨道将导致这颗行星以比其他热木星更快的速度向其恒星旋转。

这一发现最初是由美国宇航局的凌日系外行星测量卫星(TESS)发现的，这是一项由麻省理工学院领导的任务，为天文学家提供了一个独特的机会，可以研究行星在被恒星吸引和吞噬时的行为。

“在一两年内，如果我们幸运的话，我们可能能够探测到这颗行星是如何靠近它的恒星的，”伊恩·王(Ian Wong)说，他是这项研究期间麻省理工学院的博士后，后来搬到了美国宇航局戈达德太空飞行中心。“在我们有生之年，我们不会看到这颗行星坠入它的恒星。但再给它1000万年，这颗行星可能就不存在了。”

这一发现今天被报道在天文杂志这是麻省理工学院TESS科学团队成员和来自世界各地的研究人员大规模合作的结果。

运输跟踪

2020年5月13日，NASA的TESS卫星开始观测TOI-2109，这是一颗位于大力神星座南部的恒星，距离地球约855光年。这颗恒星被任务确定为第2109颗“TESS感兴趣的物体”，因为它可能有一颗绕轨道运行的行星。

在近一个月的时间里，宇宙飞船收集了恒星光线的测量数据，TESS科学团队随后分析了凌日现象——恒星光线的周期性下降，可能表明一颗行星从恒星前方经过，并短暂阻挡了一小部分恒星的光线。来自TESS的数据证实，这颗恒星确实拥有一个大约每16小时运行一次的物体。

该团队通知了更广泛的天文学界，不久之后，多个地面望远镜在爱博网站接下来的一年里跟进，在一系列频带上更近距离地观察这颗恒星。这些观测与TESS的初始探测相结合，证实了这颗过境物体是一颗轨道行星，被命名为TOI-2109b。

”一切都表明它是一颗行星，我们意识到我们有一些非常有趣和相对罕见的东西，”该研究的合著者、麻省理工学院Kavli天体物理和空间研究所的研究科学家Avi Shporer说。

日日夜夜

通过分析各种光学和红外波长的测量结果，研究小组确定TOI-2109b的质量大约是木星的5倍，比木星大35%，离它的恒星非常近，距离约为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到750毫秒的速度旋转着进入它的恒星，比迄今观测到的任何热木星都要快。

考虑到这颗行星的尺寸和它与恒星的距离，研究人员确定TOI-2109b是一颗超热的木星，在所有已知的气体巨星中轨道最短。像大多数热木星一样，这颗行星似乎是潮汐锁定的，有永恒的白天和黑夜，类似于月球与地球的关系。从为期一个月的TESS观测中，研究小组能够看到这颗行星围绕其轴线旋转时亮度的变化。通过在光学和红外波长上观察这颗行星从它的恒星后面经过(被称为二次日食)，研究人员估计，白天的温度超过3500开尔文。

“与此同时，这颗行星的夜侧亮度低于TESS数据的灵敏度，这引发了人们对那里真正发生的事情的疑问，”Shporer说。“那里的温度非常低，还是行星以某种方式将白天的热量转移到夜晚的一侧?”我们刚刚开始尝试为这些超热木星回答这个问题。”

研究人员希望在不久的将来用更强大的工具观察TOI-2109b，包括哈勃太空望远镜和即将发射的詹姆斯韦伯太空望远镜。更详细的观察可以阐明热木星落入恒星时所经历的条件。

“像TOI-2109b这样的超热木星构成了系外行星中最极端的亚类，”Wong说。“我们才刚刚开始了解它们大气中发生的一些独特的物理和化学过程——这些过程在我们的太阳系中没有类似的东西。”

未来对TOI-2109b的观测也可能揭示出这些令人眼花缭乱的系统最初是如何形成的线索。“从系外行星科学开始，热木星就被视为古怪的东西，”Shporer说。“像木星这样巨大的行星是如何到达一个只有几天的轨道的?”我们的太阳系中没有这样的东西，我们认为这是一个研究它们并帮助解释它们存在的机会。”

这项研究得到了NASA的部分支持。