可观测Universe 第95章 KELT－9b

KELT-9b (系外行星)

· 描述：比大多数恒星还热的行星

· 身份：围绕恒星KELT-9运行的热木星，距离地球约670光年

· 关键事实：其昼半球温度超过4300°C，比一些红矮星的表面温度还高，分子在其大气中无法稳定存在。

KELT-9b：触摸宇宙温度边界的“炼狱行星”（第一篇幅）

引言：当行星比恒星更热

在距离地球670光年的天鹅座星域，一颗编号为KELT-9的A型主序星正以每秒100公里的速度旋转——它的赤道区域因高速自转让恒星形状扭曲成椭球，表面温度高达9700K（约为太阳的1.7倍）。这颗“沸腾的恒星”身边，环绕着一颗打破宇宙认知的行星：KELT-9b。它的昼半球温度超过4300°C，比红矮星（如比邻星，表面温度约3000°C）更热；大气中的分子无法稳定存在，氢、氧等元素被剥离成原子，甚至电离成等离子体；潮汐锁定的作用下，它的一面永远浸泡在恒星的烈焰中，另一面则被高温大气环流炙烤——这是一颗“比恒星还热的行星”，也是人类目前观测到的最极端热木星。

KELT-9b的存在，不仅挑战了我们对行星大气演化的认知，更像一把“宇宙探针”，刺破了高温环境下行星生存的边界。本文将从宿主恒星的特性、行星的发现历程、极端物理参数的解析，以及它对行星科学的革命性意义四个维度，揭开这颗“炼狱行星”的神秘面纱。

一、宿主恒星KELT-9：一颗“暴躁的高速旋转者”

要理解KELT-9b的极端性，首先必须拆解它的“母星”——KELT-9。这颗位于天鹅座（Cygnus）的恒星，是KELT（千度极小望远镜）项目于2013年筛选出的“高优先级目标”，其自身的物理特性直接塑造了行星的“炼狱环境”。

1.1 恒星基本属性：A型星的“高温与暴脾气”

KELT-9的光谱型为A0V，属于高温主序星（“V”代表主序阶段，通过核心氢核聚变释放能量）。它的质量约为太阳的2.5倍（2.5M☉），半径是太阳的1.8倍（1.8R☉），光度却高达太阳的50倍（50L☉）——这意味着它以更剧烈的核反应燃烧，释放出更强烈的紫外线与可见光辐射。

A型星的关键特征是高自转速度。KELT-9的赤道自转周期仅1.5天（太阳为25天），自转速度达到每秒100公里（约为太阳的50倍）。这种高速旋转带来了两个后果：

恒星形状畸变：离心力将恒星赤道区域“甩”出去，形成椭球状——赤道半径比极半径大10%，表面重力在赤道区域减弱；

强磁场与高活动性：快速自转会搅动恒星内部的等离子体，激发强大的磁场（约为太阳的3倍）。KELT-9的磁场活动极其剧烈，频繁爆发耀斑（紫外线辐射突然增强10-100倍），并驱动高速恒星风（速度约500公里/秒）——这些因素共同构成了KELT-9b的“致命环境”。

1.2 空间位置与观测历史：从“普通恒星”到“行星宿主”

KELT-9位于天鹅座的北部，赤经20h 26m 51.0s，赤纬 39° 40′ 20″，视星等约8.2等——在地面望远镜的视野中，它只是一颗普通的暗星，但KELT项目的“广域监控”让它脱颖而出。

KELT（千度极小望远镜）是美国俄亥俄州立大学主导的系外行星搜索项目，由两台0.9米望远镜组成：一台位于亚利桑那州的基特峰国家天文台（KELT-North），另一台位于南极洲的南极大望远镜（KELT-South）。项目通过凌日法（监测恒星亮度随行星穿过视线的周期性下降）寻找系外行星，重点关注“短周期、大质量”的热木星。

2013年，KELT-North在扫描天鹅座天区时，发现KELT-9的亮度每隔1.48天就会出现一次0.5%的下降——这是典型的凌日信号。进一步的径向速度测量（通过恒星光谱的多普勒位移判断行星引力）确认：这颗凌日天体的质量约为木星的2.8倍，轨道半长轴仅0.034 AU（约为水星轨道的1/7）——KELT-9b就此进入科学家的视野。

1.3 恒星与行星的“死亡绑定”：潮汐相互作用的代价

KELT-9与KELT-9b的距离极近（0.034 AU），导致两者之间的潮汐力极其强大。潮汐力会将行星拉伸成椭球形，并通过摩擦产生热量——这也是KELT-9b体积膨胀、密度降低的原因之一。更关键的是，这种相互作用会让行星的轨道逐渐“圆化”（偏心率从初始的0.1降至当前的0.01以下），同时将恒星的自转与行星的公转“同步”（即潮汐锁定）：KELT-9b的一面永远对着恒星（昼半球），另一面永远背对（夜半球）。

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