近日，南京大学天文与空间科学学院的系外行星课题组基于国家天文台负责运行的国家重大科技基础设施—郭守敬望远镜（LAMOST）巡天数据，同时结合其他国际观测数据，成功测定了超短周期行星的年龄分布，首次揭示了超短周期行星系统的出现率与轨道构型随年龄的演化规律，为超短周期行星的形成与演化研究提供了全新的关键线索。该项成果于近日发表在国际期刊《自然·天文学》上。
    超短周期（Ultra-Short-Period，USP）行星物质组成成分与地球相似，但轨道周期不足24小时，在极近距离围绕恒星公转，表面温度可超过2000K，堪称名副其实的“熔岩世界”（Lava World）。这类在太阳系中完全“缺席”，颠覆传统认知的极端行星，对基于太阳系的传统行星形成演化理论构成了巨大挑战，其起源和演化至今仍是未解之谜。

图为超短周期行星（红色）、热木星（蓝色）和短周期小质量行星（绿色）的宿主恒星在银河系运动速度分布和运动学年龄的比较。http://nao.cas.cn/news/ky/202504/W020250429377497368474_ORIGIN.jpg

    主流理论认为，超短周期行星是从更远的位置通过某种机制迁移至短周期轨道，可能的机制主要有以下三种：
    【盘迁移】行星在与原行星盘的相互作用下，于数百万年内（原行星盘一般存在时标为数百万年）向内迁移。
    【高偏心率迁移】行星因动力学扰动被激发至高偏心率轨道从而在轨道近星点附近受潮汐耗散作用使得轨道不断圆化，最终在近星点附近形成孤立且高倾角（偏心率的激发一般伴随轨道倾角的激发）的超短周期行星。取决于轨道激发的快慢，该过程可经历数百万年至数亿年。
    【低偏心率迁移】行星通过与其他行星的相互作用维持较低偏心率，在持续的潮汐耗散过程中缓慢向内迁移，此过程可长达数十亿年。
    利用估计年龄的运动学方法，研究团队借助LAMOST和Gaia观测数据，计算出行星系统宿主恒星的运动学参数和运动学年龄。研究发现，相较于热木星和其他短周期小质量行星，超短周期行星的宿主恒星运动速度更大，位于银河系厚盘中的比例更高，且年龄更老。也就是说，与其他短周期行星相比，超短周期行星的宿主恒星更加年老、运动学上更“热”。
    研究团队进一步分析，得出了超短周期行星系统的出现率随年龄的演化规律，发现超短周期行星系统的出现率随年龄增长而上升。这一发现表明，大多数超短周期行星可能是在数十亿年之后形成的，不太可能以极早期形成模型（如盘迁移模型）为主要形成途径。通过分析行星在银河系不同空间位置和不同时间年龄的分布特征，将有助于进一步了解行星的形成和演化过程，以及行星的形成演化与整个银河系的形成演化之间的关联。目前，更多“穿越”系列的后续工作正在进行和筹备中。

来源 / http://nao.cas.cn/news/ky/202504/t20250429_7618777.html 中国国家天文