第38卷第1期 天文学进展 2020年4月 PROGRESS IN ASTRONOMY Apr.2020 doi:10.3969/ J.Issn.10008349.2020.01.01 超短周期系外行星研究进展 黄秀敏12,季江徽-23 (1.中国科学院紫金山天文台,南京210008:2.中国科学技术大学天文与空间科学学院,合肥23002 3.中国科学院行星科学重点实验室,南京210033) 摘要:超短周期( ultra- short- period,UsP)行星是指轨道周期小于1d的系外行星,是近年来 系外行星研究领域中一个新的前沿目标。USP行星的搜寻与确认需要借助傅里叶变换( Fourier transform,FT)和盒最小二乘法( the box least,BLS)等光变曲线分析算法,以筛选和确认精准 的周期信号。利用统计方法可得到目前UsP行星的轨道周期、行星半径、宿主恒星类型等分布 特征。大部分USP行星半径小于2R,受行星质量限制,大多数USP行星无法通过视向速度 信号测得精确的行星质量。根据已有的观测结果可算出,部分USP行星的质量小于10M,由 此推测这些USP的组成更接近金属与岩石混合的类地行星。由于密近轨道可能发生光致蒸发 物质损失过程,USP行星大气的存在情况尚不明确。目前,USP行星被认为起源于热木星 (hot- Jupiters)或亚海王星( sub-Neptunes),但USP行星与热木星的主星金属丰度的分布存在 较大差异,亚海王星的光致蒸发起源理论可能性更高。USP行星轨道演化机制包括低偏心率轨 道迁移和潮汐耗散的原位起源模型等。 关键词:系外行星:USP行星:统计分析:行星形成及演化 中图分类号:P145.2 文献标识码:A 引言 系外行星硏究领域的突破性进展时常伴随着特殊行星族群的发现, Mayor和 Queloz于 1995年前后发现了轨道周期仅几天的热木星族群。研究者针对热木星的大气、热木星起源 和演化也开展了一些研究工作,使热木星的研究成为系外行星研究的前沿。近年来,USP tra-short-period)行星作为继热木星之后另一特殊系外行星族群,吸引了天文学家的关 注。USP行星是指轨道周期小于1d的系外行星,且绝大多数为R<2R(表示地球半 径)的类地行星。由于USP行星十分靠近宿主恒星,行星表面温度可达数千开尔文(K), 因此人们可以通过凌星信号以及行星表面的热辐射对USP行星进行观测。自2009年起,美 收稿日期:2019-09-23:修回日期:2019-11-2 资助项目:国家自然科学基金(11773081):中国科学院创新交叉团队项目;紫金山天文台小行星基金会」 讯作者:季江徽, jijhapmo.ac.cn第 38 卷 第 1 期 天 文 学 进 展 Vol. 38, No. 1 2020 年 4 月 PROGRESS IN ASTRONOMY Apr., 2020 doi: 10.3969/j.issn.1000-8349.2020.01.01 超短周期系外行星研究进展 黄秀敏1,2，季江徽1,2,3 (1. 中国科学院 紫金山天文台，南京 210008； 2. 中国科学技术大学 天文与空间科学学院，合肥 230026； 3. 中国科学院 行星科学重点实验室，南京 210033) 摘要： 超短周期 (ultra-short-period, USP) 行星是指轨道周期小于 1 d 的系外行星，是近年来 系外行星研究领域中一个新的前沿目标。USP 行星的搜寻与确认需要借助傅里叶变换 (Fourier transform, FT) 和盒最小二乘法(the box least, BLS) 等光变曲线分析算法，以筛选和确认精准 的周期信号。利用统计方法可得到目前 USP 行星的轨道周期、行星半径、宿主恒星类型等分布 特征。大部分 USP 行星半径小于 2R⊕，受行星质量限制，大多数 USP 行星无法通过视向速度 信号测得精确的行星质量。根据已有的观测结果可算出，部分 USP 行星的质量小于 10M⊕，由 此推测这些 USP 的组成更接近金属与岩石混合的类地行星。由于密近轨道可能发生光致蒸发 等物质损失过程，USP 行星大气的存在情况尚不明确。目前，USP 行星被认为起源于热木星 (hot-Jupiters) 或亚海王星 (sub-Neptunes)，但 USP 行星与热木星的主星金属丰度的分布存在 较大差异，亚海王星的光致蒸发起源理论可能性更高。USP 行星轨道演化机制包括低偏心率轨 道迁移和潮汐耗散的原位起源模型等。 关 键 词： 系外行星；USP行星；统计分析；行星形成及演化 中图分类号： P145.2 文献标识码： A 1 引 言 系外行星研究领域的突破性进展时常伴随着特殊行星族群的发现，Mayor 和 Queloz[1]于 1995 年前后发现了轨道周期仅几天的热木星族群。研究者针对热木星的大气、热木星起源 和演化也开展了一些研究工作[2]，使热木星的研究成为系外行星研究的前沿。近年来，USP (ultra-short-period) 行星作为继热木星之后另一特殊系外行星族群，吸引了天文学家的关 注。USP 行星是指轨道周期小于 1 d 的系外行星，且绝大多数为 R < 2R⊕ (R⊕ 表示地球半 径)的类地行星[3]。由于 USP 行星十分靠近宿主恒星，行星表面温度可达数千开尔文 (K)， 因此人们可以通过凌星信号以及行星表面的热辐射对 USP 行星进行观测。自 2009 年起，美 收稿日期：2019-09-23 ； 修回日期：2019-11-27 资助项目：国家自然科学基金 (11773081)；中国科学院创新交叉团队项目；紫金山天文台小行星基金会 通讯作者：季江徽，jijh@pmo.ac.cn