WASP-12 中的潮汐耗散

WASP-12 是一个轨道周期为 $P= 1.1\textrm{ day}$ 的热木星系统，使其成为已知周期最短的巨行星之一。Maciejewski 等人 (2016) 和 Patra 等人 (2017) 近期的凌星计时观测发现其周期在减小，$P/|\dot{P}| = 3.2\textrm{ Myr}$。这被解释为潮汐耗散导致的轨道衰减，或是由于近点进动引起的视周期长期振荡的证据。在此我们考虑其为轨道衰减的可能性。我们表明，宿主恒星的参数与一颗 $M_\ast \simeq 1.3 M_\odot$ 的主序星或一颗 $M_\ast \simeq 1.2 M_\odot$ 的亚巨星相一致。我们发现，如果该恒星处于主序阶段，其潮汐耗散效率太低，无法解释观测到的 $\dot{P}$。然而，如果它是一颗亚巨星，由于恒星中心附近动力学潮汐的非线性波破碎，潮汐耗散会显著增强。该亚巨星模型具有 $Q_\ast'\simeq 2\times10^5$ 的潮汐品质因子，其轨道衰减率与观测到的 $\dot{P}$ 吻合得很好。这也将解释为何当恒星处于主序阶段时，该行星能够存活 $\simeq 3\textrm{ Gyr}$，而如今却在 3 Myr 的时间尺度上旋入恒星。尽管这表明我们正在见证该行星生命最后 $\sim 0.1\%$ 的历程，但鉴于在 $M_\ast>1.2 M_\odot$ 宿主周围 $P<3\textrm{ day}$ 轨道上观测到的约 30 颗热木星样本，此类探测的概率为百分之几。