第235章 hat－p－67b10（第1页）

hat-p-67b（系外行星）·描述：已知半径最大的系外行星之一·身份：围绕恒星hat-p-67运行的热木星，距离地球约1200光年·关键事实：其半径约为木星的21倍，密度极低。第1篇幅：1200光年外的“气球巨兽”——hat-p-67b的膨胀之谜陈默的指尖在全息星图上划过，天鹅座那片繁星点点的天区里，hat-p-67的光点像粒微弱的萤火虫。2038年盛夏的紫金山天文台，蝉鸣裹着梧桐叶的燥热渗进控制室，她却觉得后颈发凉——屏幕上，这颗恒星周围那颗“不该存在”的行星凌日数据，正像团乱麻，在她眼前越缠越紧。“陈姐！tess的第三次凌日光变曲线出来了！”实习生小满举着刚打印的图纸冲进来，额角的汗把纸边洇出深色印记，“深度还是23！半径……半径算出来是木星的21倍！这怎么可能？”陈默凑过去，老式放大镜下的曲线像被啃过的月牙，恒星亮度每隔48天就规律下跌一次。“21天前第一次看到这数据，我还以为是卫星凌日干扰，”她声音发涩，“直到用丽江24米望远镜复测，才发现这‘月牙’的边缘光滑得像用圆规画的——它不是干扰，是颗真正的‘气球行星’。”此刻，哈勃太空望远镜的紫外镜头正穿透1200光年的星际尘埃，将这颗“膨胀巨兽”的真容一寸寸揭开。而陈默团队的“极端行星探索计划”，也从“记录异常”踏入了“破解膨胀密码”的深水区。一、凌日法里的“异常月牙”：从“数据垃圾”到“行星候选”要讲hat-p-67b的故事，得先从“凌日法”说起。简单讲，就是行星绕到恒星前面时，会挡住一点星光，让恒星亮度暂时下降——就像月亮遮住太阳的日食。天文学家通过测量亮度下降的深度和周期，就能算出行星的大小和轨道。“2020年秋天，tess卫星刚开机不久，扫到hat-p-67时，数据差点被归为‘无效’，”陈默翻出当年的观测日志，泛黄的纸页上还留着咖啡渍，“当时团队忙着分析其他亮星，这颗12等星（肉眼勉强可见）的光变曲线，被标记为‘低优先级’。”转折发生在2021年3月。小满在分析tess数据时，发现hat-p-67的光变曲线有个奇怪的“双峰”——亮度下降23后，不是平稳恢复，而是先快后慢，像被什么东西“弹”了一下。“我以为是恒星黑子（恒星表面的暗斑），”小满回忆，“直到用光谱仪看恒星的活动周期，发现黑子旋转方向和光变周期对不上——这‘双峰’根本不是恒星的问题。”团队用智利麦哲伦望远镜做“径向速度测量”（看恒星是否被行星引力拽动），果然发现了周期性摆动：恒星以每秒80米的速度“摇晃”，对应一颗质量约05倍木星的天体。“质量05倍木星，半径却21倍木星？”陈默在组会上敲着黑板，“这密度比还低！当时我想，要么是仪器坏了，要么是我们发现了‘宇宙奇观’。”二、hat-p-67：一颗“膨胀”的恒星与它的“热舞伴”要理解hat-p-67b的“膨胀”，得先认识它的“太阳”——hat-p-67本身也是个“异类”。它是一颗f型亚巨星，质量17倍太阳，表面温度7500c（比太阳热2000c），已经进入恒星演化的“膨胀期”（像中年发福的人）。“想象一下，”陈默在科普讲座上举着个吹胀的气球，“太阳现在是青壮年，身材标准；hat-p-67已经50亿岁了（太阳46亿年），核心的氢燃料快用完，外壳开始膨胀，像个快吹爆的气球——它的半径是太阳的25倍，亮度是太阳的10倍，在天鹅座里算个‘亮星’。”更关键的是hat-p-67的“脾气”。作为f型星，它比太阳活跃得多，表面常有巨大的黑子和耀斑（像剧烈的“咳嗽”）。“一般行星遇到这样的‘暴脾气’恒星，要么被烤焦，要么被甩出去，”小满解释，“但hat-p-67b不仅没跑，还贴得极近——轨道半径只有005天文单位（约750万公里，是日地距离的120），公转一周只要48天！”这种“热舞伴”关系，让hat-p-67b成了“热木星”的典型——像木星一样巨大的气态行星，却跑到离恒星极近的地方“烤火”。但和其他热木星不同，它的“膨胀”超出了所有模型的预测：按常理，离恒星这么近，行星会被恒星的潮汐力“拉伸”，但最多膨胀到木星的15倍，而hat-p-67b硬生生“胖”到了21倍。三、“气球行星”的真面目：比空气还轻的“宇宙”hat-p-67b的“膨胀”到底有多夸张？用数据说话：木星半径715万公里，hat-p-67b就是15万公里（能装下30个地球）；木星密度133克立方厘米（比水略重），hat-p-67b只有008克立方厘米——比空气的密度（00012克立方厘米）高不了多少，比（约01克立方厘米）还轻！，！“如果把hat-p-67b放在水里，它会像软木塞一样浮起来，”陈默用厨房秤比喻，“1立方米的木星物质重133吨，1立方米的hat-p-67b物质只重80公斤——比一个成年人的体重还轻！”这种“轻盈”源于它的“气态本质”。作为热木星，hat-p-67b没有固态表面，整个星球像个被吹胀的气球，主要由氢和氦组成（像太阳的成分），外层包裹着高温高压下的金属蒸气（钠、钾等）。“想象把木星扔进炼钢炉，”小满形容，“外层气体被烤得膨胀，内部的重元素被‘摊薄’，就成了这个‘气球巨兽’。”团队用计算机模拟它的结构：核心是岩石和冰（质量占比不到10），中间是液态金属氢（像地球的液态铁核，但温度高达1万c），外层是气态氢氦大气层（厚度占星球半径的90）。“它的大气层可能有几千公里厚，”陈默指着模拟图，“站在‘表面’（如果有的话），你会感觉像在棉花堆里走路，每一步都陷下去——因为重力只有地球的110（木星重25倍地球，hat-p-67b密度低，重力反而小）。”四、膨胀之谜：恒星的“烘烤”还是内部的“沸腾”？hat-p-67b为什么会膨胀到这种程度？这是团队三年来的核心谜题。目前有两个主流假说，像两把钥匙，都在尝试打开“膨胀密码”。第一把钥匙：“恒星烘烤说”。hat-p-67的高温辐射（7500c）像微波炉一样加热行星大气层，导致气体受热膨胀。“就像给气球打气，”陈默解释，“恒星的光压和辐射压不断‘吹’行星，让它越来越大。”但问题来了：其他离恒星更近的热木星（比如wasp-12b，轨道半径002天文单位），半径也只有木星的18倍，为什么hat-p-67b能“吹”到21倍？第二把钥匙：“内部热源说”。行星内部可能存在“潮汐加热”——由于轨道偏心率（椭圆轨道的扁度）或恒星的引力变形，行星内部摩擦生热，像“体内装了个暖宝宝”。“我们计算过，”小满展示模拟动画，“如果hat-p-67b的轨道偏心率有01（地球是0017），潮汐加热功率能达到1027瓦——相当于10亿个核电站同时工作，足以让大气层持续膨胀。”2023年，团队用詹姆斯·韦伯望远镜观测hat-p-67b的“热辐射光谱”，发现它的平流层（大气层中层）有过量吸收——这是“内部加热”的证据！“平流层的温度比预期高500c，”陈默指着光谱图，“说明内部热源在‘添柴’，和恒星烘烤一起，把气球吹得更大。”但谜题还没完全解开。最新数据显示，hat-p-67b的大气正在“流失”：哈勃望远镜观测到恒星风中带有行星大气的氢尾迹（像彗星尾巴），每年损失约1010吨气体。“它像个漏气的气球，”小满叹气，“一边被吹胀，一边在漏气，不知道哪天会‘砰’地炸掉——或者慢慢缩小成‘正常大小’。”五、1200光年的“视觉陷阱”：我们看到的“昨天”与“未来”hat-p-67b的“膨胀”不仅是科学谜题，还藏着宇宙观的震撼。1200光年的距离，意味着我们看到的它，是1200年前的模样——那时北宋还在与辽国对峙，欧洲刚进入中世纪，而它已经在自己的“恒星烤箱”里，用48天的周期跳了1200年的“热舞”。“如果现在给它拍张‘实时照片’，”陈默用卷尺比划，“需要等1200年后才能收到——就像给古人寄信，他们收到时，我们已经不在了。”更奇妙的是，由于它离恒星极近，从地球上看，hat-p-67b的凌日现象会“盖住”恒星的一小块，而它的影子（如果有）会以每秒70公里的速度掠过恒星表面——这种“宇宙之舞”的节奏，比人类眨眼还快（凌日过程仅3小时）。团队曾用“掩食法”观测它：当行星转到恒星背面时，恒星的光会被行星大气折射，在光谱上留下“指纹”。“这像给行星‘拍x光’，”小满说，“我们发现它的大气有‘逆温层’——通常温度随高度降低，它却反着来，高层比低层热，像冬天房间里开着暖气，窗户却结霜。”这种反常结构，可能是膨胀的关键：逆温层像“隔热层”，阻止热量散失，让大气层持续受热膨胀。六、观测背后的“追星人”：在数据中寻找“不可能”hat-p-67b的发现，是团队“不放弃异常数据”的结果。2021年夏天，当第一次复测数据确认“半径21倍木星”时，陈默在办公室坐了一整夜。“我翻遍了所有行星数据库，没找到类似的案例，”她回忆，“当时想，要么是我们算错了，要么就是推翻了‘热木星膨胀极限’的理论。”，！接下来的两年，团队像侦探一样排查“错误可能”：检查望远镜校准（没问题）、排除恒星伴星干扰（用自适应光学望远镜确认hat-p-67是单星）、验证凌日周期（连续观测10次，周期误差小于1分钟）。“最崩溃的是2022年冬天，”小满说，“我们用地面望远镜拍凌日，连续三晚阴天，差点以为要错过验证窗口。”转机出现在2023年春天。欧洲空间局的cheops卫星专门对准hat-p-67，用高精度光度计测到凌日时的“重力暗淡效应”——恒星被行星引力扭曲，形状略微拉长，导致亮度变化有微小偏差。“这效应只有大质量行星才有，”陈默解释，“它证明我们的质量计算没错——05倍木星质量，21倍木星半径，密度008克立方厘米，千真万确。”如今，hat-p-67b成了“极端行星”研究的标杆。团队用它的数据修正了热木星膨胀模型，提出“双重加热机制”（恒星烘烤+内部潮汐加热），还预测了其他“膨胀行星”的存在——在距离地球500-2000光年的范围内，可能还有10颗类似的“气球巨兽”。七、深夜的“膨胀遐想”：宇宙给人类的“轻与重”启示2038年立秋夜，陈默独自留在控制室。窗外，紫金山的轮廓在月光下起伏，hat-p-67b的方向，那颗“气球行星”正带着它的“氢氦外衣”快速旋转。屏幕上，最新的光谱数据像条起伏的波浪，逆温层的吸收峰清晰可见。“1200年前，它就在那里膨胀，”陈默对着屏幕轻声说，“比地球的文明史还长，比人类的寿命长万倍，却依然在‘成长’——宇宙从不按我们的剧本出牌。”她调出2021年第一次看到异常数据的截图，旁边是自己写的备注：“疑似仪器故障，待复查。”此刻，韦伯望远镜的副镜还在转动，收集着1200光年外的红外信号。那些信号穿越星际尘埃，像封来自“膨胀世界”的信，写着：“看，我打破了你们的‘密度极限’，用氢气和氦气织成翅膀，在恒星的炙烤下跳舞——这就是宇宙的‘轻’，比你们想象的更自由。”陈默关掉电脑，走到窗前。天鹅座的星群在夜空中闪烁，hat-p-67b的位置，那粒“微弱的萤火虫”旁，那颗“气球巨兽”正带着它的“氢尾迹”慢慢旋转。她知道，下一次观测，团队会发现更多秘密：大气流失的速度、内部热源的具体位置、甚至是否有“云层”（由硫化物或金属颗粒组成）。而我们，这群“追星人”，会继续用望远镜“读”着它的故事，直到有一天，能真正理解“膨胀”的意义——那不仅是行星的物理现象，更是宇宙对“可能性”的回答：没有什么是“不可能”的，只要敢在恒星的炙烤下，做一个“膨胀的梦”。第2篇幅：气球巨兽的“漏气日记”——hat-p-67b的膨胀终章陈默的手指在全息屏上悬停，天鹅座那片熟悉的星区里，hat-p-67b的光点旁多了几缕淡紫色的“尾迹”——那是2042年elt极大望远镜传回的“大气流失地图”，像给这颗“气球行星”的“漏气伤口”做了次“高清扫描”。紫金山天文台的空调开得很足，她却觉得掌心发烫：屏幕上，氢尾迹的分支结构像棵倒长的树，每根“树枝”都标注着气体流失的速度和方向，而那颗“气球”的边缘，正以肉眼可见的“萎缩”示人。“陈老师！jwst的红外光谱更新了！”实习生小林举着平板冲进来，眼镜片上反射着数据流，“潮汐加热的‘热斑’找到了！在行星赤道附近，温度比两极高300c——内部热源真的在‘烧’！”陈默凑过去，老花镜滑到鼻尖。四年前她带领团队确认hat-p-67b的“膨胀奇迹”时，绝没想到这颗1200光年外的“气球巨兽”，会用如此细腻的方式，在宇宙里写下“膨胀与流失”的双重奏。此刻，ala毫米波望远镜的观测正穿透星际尘埃，将这颗行星的“漏气日记”一页页翻开，而团队的“极端行星探索接力棒”，也已从“破解膨胀密码”深入到“见证它的谢幕序章”。一、elt的“尾迹地图”：气球漏气的“精确坐标”小林与hat-p-67b大气流失的缘分，始于2041年elt望远镜的升级。这台口径39米的“宇宙巨眼”，搭载的“高分辨率光谱仪”能分辨尾迹中不同离子的“指纹”，像给气体流失拍了部“慢动作电影”。“你看这个！”小林在组会上放大图像，氢尾迹（hα发射线）像条发光的丝带，从行星向恒星方向延伸300万公里（能装下20个木星），丝带上还有“结节”——那是氦离子（heii）和金属离子（如civ、siiv）的聚集区。“以前只知道它在漏气，现在才知道‘漏’得这么讲究：氢跑在最前面，像先锋部队；重元素跟在后面，像掉队的行李。”，！团队用三年时间分析elt数据，绘制出首张“大气流失动态图”：流失速度：氢以每秒50公里的速度逃离（比地球逃逸速度快10倍），氦和金属离子慢一半，像“堵车的高速公路”；流失量：每年损失12x101?吨气体（相当于地球大气总质量的02），按这个速度，50亿年后行星会“瘦”成地球大小；尾迹形态：受恒星风（hat-p-67的恒星风速度2000公里秒）冲击，尾迹被“吹”成扇形，像蒲公英的种子。“这哪是漏气，分明是宇宙吸尘器在工作，”陈默比喻，“恒星风像个大吸嘴，把行星大气一层层‘吸’走，而hat-p-67b的‘气球皮’（大气层）太薄，根本挡不住。”二、jwst的“热斑实锤”：内部热源的“暖宝宝”证据潮汐加热的验证，是团队四年来最激动的突破。2042年，jwst的“中红外光谱仪”（iri）捕捉到hat-p-67b的“热辐射异常”：赤道区域的温度比两极高300c（赤道1200c，两极900c），且温度分布呈“带状”（像木星的热带条纹）。“这是潮汐加热的‘签名’！”小林指着模拟图，“行星被恒星引力‘搓’成椭球形，内部岩石核心与气态包层摩擦生热，热量从赤道向两极扩散——就像用手搓橡皮泥，手心最热。”团队用“潮汐加热模型”反推能量来源：hat-p-67b的轨道偏心率008（比地球高4倍），每公转一周（48天），恒星引力就会“拉扯”一次行星，像反复弯折铁丝生热。“计算显示，潮汐加热功率达5x102?瓦，”陈默解释，“相当于5亿个三峡电站同时发电，这些热量全用来‘吹气球’，让它比普通热木星大40。”更神奇的是“热斑迁移”。ala的射电观测发现，热斑位置随轨道变化：当行星离恒星最近时（近日点），热斑在赤道东侧；最远时（远日点），移到西侧——“像行星在‘翻跟头’，把热量‘甩’到不同地方，避免局部过热把大气‘烧穿’。”三、“膨胀家族”的对比：宇宙中的“气球兄弟”hat-p-67b并非孤独的“气球”。2043年，团队用ska射电望远镜观测了12颗“膨胀热木星”，发现它们组成“宇宙气球家族”，但hat-p-67b是“最膨胀的那个”。“这个家族的共性都是‘低密度+大半径’，”小林展示对比图，“比如kepler-51b（半径18倍木星，密度003克立方厘米）像‘’，wasp-12b（半径19倍木星，密度03克立方厘米）像‘充气泳圈’，而hat-p-67b是‘超大气球’，半径21倍木星，密度008克立方厘米——比它们都‘蓬松’。”差异更明显：宿主恒星：hat-p-67是f型亚巨星（温度7500c），其他家族成员多绕g型或k型星（温度5000-6000c），“恒星越热，烘烤越狠，气球吹得越大”；轨道距离：hat-p-67b轨道半径005天文单位（750万公里），比wasp-12b（002天文单位）远，却膨胀得更厉害——“说明它的内部热源更强，是‘双重加热’的冠军”；流失速度：hat-p-67b每年漏气12x101?吨，比kepler-51b（5x10?吨）快一倍，“因为它的‘气球皮’更薄（密度低），更容易被恒星风‘戳破’”。“这个家族告诉我们，”陈默总结，“膨胀不是偶然，是恒星烘烤、内部加热、大气成分共同作用的结果——hat-p-67b只是把‘膨胀艺术’做到了极致。”四、陈默的“退休课”：从“追气球”到“懂气球”2044年，陈默退休了。交接仪式上，她把那本写满hat-p-67b观测记录的日志递给小林，扉页上贴着2021年首次发现时的光变曲线图，旁边是新写的一句话：“膨胀不是终点，是宇宙给行星的‘第二次童年’。”“老师，您觉得hat-p-67b最‘倔强’的地方是什么？”小林问。陈默笑了，她摸出一张老照片：2023年团队用cheops卫星确认“重力暗淡效应”时，所有人围着屏幕欢呼的场景。“不是它敢膨胀，”她指着照片，“是它一边漏气一边膨胀，像漏了气的轮胎还在打气——明明知道会‘瘪掉’，却偏要跳完这支‘热舞’。”退休后的陈默常回天文台。2046年，团队用elt拍到hat-p-67b的最新图像：半径已缩小到木星的195倍（比四年前小7），尾迹更长了。“看，它开始‘瘦身’了，”她凑在屏幕前，“但瘦得慢，还能再跳10亿年‘漏气舞’。”，！2048年陈默去世前，小林去看她。她躺在病床上，手里攥着hat-p-67b的“尾迹地图”。“替我告诉后来人，”她轻声说，“宇宙没有‘不可能’的膨胀，只有‘不肯认输’的坚持——hat-p-67b的坚持，就是用它1200光年的距离，教会我们‘轻’也能有力量。”五、新一代的“膨胀探索”：从“观测”到“预言”2049年，小林成了团队负责人。他的办公桌上摆着陈默的老花镜和那本日志，抽屉里锁着“膨胀行星演化时间表”。新来的实习生们用ai预测hat-p-67b的未来：10亿年后：半径缩小到木星大小，密度恢复到05克立方厘米（像“泄气气球”）；50亿年后：大气流失殆尽，只剩岩石核心（质量01倍木星），变成“超级水星”；100亿年后：核心被hat-p-67吞噬，化作恒星大气的一部分。“我们不仅是‘追气球的人’，还是‘预言家’，”小林在团队手册里写，“记录它的漏气，预言它的瘦身，解读它的坚持——这是对宇宙‘极端美学’的致敬。”小林常回紫金山天文台。有时他会和新实习生一起看elt的实时数据，像看老朋友的日记。“你看这个氦尾迹，”他指着屏幕，“比上个月宽了10，说明漏气更严重了——它在‘加速谢幕’。”六、深夜的“宇宙对话”：1200光年的“轻与重”启示2050年冬至夜，小林独自留在观测室。窗外，紫金山的轮廓在月光下起伏，hat-p-67b的方向，那颗“气球巨兽”正带着它的“氢尾迹”慢慢旋转。屏幕上，最新的光谱数据像条起伏的波浪，热斑的吸收峰清晰可见。“1200年前，它就在那里漏气，”小林对着屏幕轻声说，“比人类的文明史还长，却依然在‘跳’——宇宙从不按‘保质期’淘汰任何天体。”他调出2021年的老照片：自己在tess数据里标记“异常月牙”的场景，旁边的注释是“疑似故障，待复查”。此刻，elt的馈源舱还在转动，收集着1200光年外的毫米波信号。那些信号穿越星际尘埃，像封来自“膨胀世界”的信，写着：“看，我用氢气织成翅膀，在恒星的炙烤下漏气跳舞——这就是宇宙的‘轻’，比你们的想象更自由。”小林关掉电脑，走到窗前。天鹅座的星群在夜空中闪烁，hat-p-67b的位置，那粒“微弱的萤火虫”旁，那颗“气球巨兽”正带着它的“尾迹”慢慢旋转。他知道，下一次观测，团队会发现更多秘密：尾迹中是否有“有机分子”（生命的种子），核心是否还有“液态金属氢海洋”。而我们，这群“追气球的人”，会继续用望远镜“读”着它的故事，直到有一天，能真正理解“膨胀与流失”的意义——那不仅是行星的物理现象，更是宇宙对“可能性”的回答：即使注定“漏气”，也要在有限的时间里，做个最蓬松的“气球梦”。说明资料来源：本文内容基于以下科学研究与公开记录：hat-p-67b后续观测：陈默团队2041-2050年观测日志（藏于中国科学院紫金山天文台档案馆）、elt2041-2048年大气流失数据（progra5678）、jwst2042-2047年潮汐加热光谱（progra2345）、ala2043年尾迹形态观测（project2043100678s）、ska2043年膨胀行星家族数据（projectska-hotjupiters）。理论与模型研究：小林“膨胀行星演化时间表”（《天体物理学报》2049年第12期）、陈默“双重加热机制验证”论文（《自然·天文》2046年第9期）、团队“宇宙气球家族对比报告”（2050年内部文件）。人文记录：陈默2021-2048年观测日志、小林交接笔记（2044年）、团队“极端美学探索手册”（2049年版）。语术解释：热木星：质量接近或大于木星的气态巨行星，轨道离恒星极近（如hat-p-67b，轨道半径005天文单位，公转48天），表面温度极高（＞1000c）。膨胀行星：因恒星烘烤（辐射加热）和内部潮汐加热，半径远超理论预期的行星（如hat-p-67b，半径21倍木星，密度008克立方厘米）。大气流失：行星大气被恒星风或辐射剥离的过程（hat-p-67b每年损失12x101?吨气体，形成氢尾迹）。潮汐加热：行星因轨道偏心率或恒星引力变形，内部摩擦生热（hat-p-67b的潮汐加热功率5x102?瓦，相当于5亿个三峡电站）。尾迹地图：通过光谱观测行星大气流失的形态、速度和成分（如hat-p-67b的氢尾迹延伸300万公里，含氦、金属离子）。宇宙气球家族：一群低密度、大半径的膨胀热木星（如kepler-51b、wasp-12b），hat-p-67b是其中“最膨胀成员”。：（）可观测universe