系外行星进化?迷你海王星可能会脱离大气层?变成超级地球

【菜科解读】
新的研究表明,恒星辐射正在剥离比海王星略小的系外行星的“蓬松”大气层,留下它们的岩石核心,并将它们改造成更接近地球的世界(超级地球)。
20世纪90年代,天文学家证实了太阳系外行星的存在。
它们被称为系外行星,是现代天文学中最迷人的课题之一。
美国宇航局开创性的开普勒天文台和凌日系外行星探测卫星(TESS)等航天器扫描了天空,寻找附近恒星亮度的周期性下降。
这种闪烁是一颗恒星正在托管一颗行星的迹象,这颗行星已经越过了恒星的表面,暂时挡住了它的光线。
现在天文学家已经收集了数千个系外行星的信号,他们对行星大小的范围有了更好的了解。
天文学家给他们的发现贴标签的一个有用的方法是将这些世界与生活在我们宇宙后院的熟悉的行星进行比较;现有的系外行星类别包括“超级地球”和“迷你海王星”
两项新的研究指出了行星进化的特殊可能性,这是系外行星研究背后的关键推动因素之一。
天文学家探测到的一些系外行星是像火星这样的小型岩石世界,其他的是像土星和木星这样的大型气态行星。
但研究人员也发现,在我们自己的太阳系中,没有相似的世界。
例如,他们发现了大小介于地球和海王星之间的系外行星,海王星大约比我们的行星宽3.9倍。
根据新的研究,这些迷你海王星可能正在脱落它们“蓬松的”最外层外壳,并收缩成超级地球。
这种不稳定性和过渡可能解释了为什么探测到海王星和地球大小之间的系外行星相对罕见。
这两项研究的主要作者、帕萨迪纳加州理工学院(Caltech)的研究生迈克尔·张(Michael Zhang)在2月3日的一份声明中描述了这些论文,他说:“一颗大小差距的行星将有足够的大气来膨胀它的半径,使它拦截更多的恒星辐射,从而实现快速的质量损失。
“但大气层足够稀薄,很快就会消失。
这就是为什么一颗行星不会在间隙中停留很长时间。
”
据张介绍,这个过程一直到现在都没有被抓到。
但是一段时间以来,天文学家一直怀疑小型微型海王星有正在蒸发的大气层。
研究人员利用哈勃太空望远镜和夏威夷的W.M .凯克天文台观测了四个微型海王星。
他们注意到他们的两个实验对象——一个叫HD 63433c,距离地球73光年,另一个叫TOI 560.01,距离地球103光年——大气中有快速运动的气体。
“气体的速度提供了大气正在逃逸的证据,”张说。
“观测到的TOI 560.01周围的氦以每秒20公里的速度移动,而HD 63433c周围的氢以每秒50公里的速度移动。
”
“这些微型海王星的引力不足以支撑如此快速运动的气体,”张说。
“行星周围外流的程度也表明大气正在逃逸;TOI 560.01周围的气体茧至少是行星半径的3.5倍,HD 63433c周围的气体茧至少是行星半径的12倍。
”
张和他的团队不排除其他可能的情况。
例如,也许超级地球一开始就没有厚厚的一层气体可以释放。
加州理工学院的行星科学家、张的顾问希瑟·克努森(Heather Knutson)在声明中说:“作为系外行星科学家,我们已经学会了期待意想不到的事情。
这些奇异的世界不断给我们带来超出我们在太阳系中观察到的新物理惊喜。
”
环境最恶劣的行星?正面熔炉背面冰雪堪称地狱
环境最恶劣的行星实际上在宇宙中有很多星球条件都比较恶劣,可能温度太高了,或者温度太低了,时不时就会有什么变化。
八大行星卫星也是这样的,各有各的特点,除了地球没有一个适合人们居住。
但是实际上这些还不是最为恶劣的,下面要说一个科学家发现的条件特别恶劣的一个星体,它在太阳系之外名字叫做CoRoT-7b,图片上看着和太阳有些类似,同时还有着相当强烈的光芒,整体比较耀眼。
正面熔炉背面冰雪堪称地狱根据研究知道,这个星球地表全是海洋,不过和大家印象中的海洋不太一样。
里面不是水,而是滚烫的岩浆。
星球表面都是岩浆海,温度也是超级高的,整体看着让人害怕而恐惧,科学家直接称之为地狱行星。
地狱大家也知道,就是一个超级恐怖的存在,比如18层地狱,总之是相当吓人的。
这个星球被称为地狱星球也是有自己的原因的。
生物在脱离氧气后可以比较勉强活个几秒钟的时间,但是在这个星球上面可能一秒钟都待不了。
这里不仅温度很高,同时背面一直都是阴暗的地方,所以温度超级低,当然也不适合生物生活。
确实可以说是比较神奇了,真正意义上的冰火两重天。
不管是什么样的生物估计都没办法在那里生活吧。
科学家对于这个星球的形成很是好奇,毕竟确实很有点夸张,甚至于水星也没有这么可怕的温度,当然也不会像它一样那么极限。
结语:不过这个星球离我们还是比较遥远的,只能感叹一下它的艰难环境,也不能更加直观地看到了。
恒星一定比行星重吗?一颗行星,打破你的刻板印象
我们不会想到,在这样一颗低质量恒星周围会存在一颗如此沉重的行星"。
图为一颗大质量行星围绕一颗小质量恒星运行图片宾夕法尼亚州立大学)天文学家发现了一颗巨大的太阳系外行星,或称 "系外行星",它围绕一颗超冷矮星运行,而这颗矮星太小了,根本无法承载这样一个世界,这对科学家们关于行星和行星系统如何诞生的模型提出了挑战。
这颗被命名为LHS 3154 b的行星的质量是地球的13倍,这意味着它的质量与太阳系冰巨海王星相似,但它却紧紧地围绕着一颗质量比太阳小9倍的小矮星运行。
这意味着这个类似海王星的世界与其母恒星--位于大约51光年之外的LHS 3154--之间的质量比是地球与太阳之间质量比的100倍,研究人员认为这不可能发生。
这是第一次在宇宙中较小的恒星周围发现质量如此大的行星。
"这项研究的合著者、宾夕法尼亚州立大学天文学和天体物理学维恩-威拉曼(Verne M. Willaman)教授苏夫拉特-马哈德万(Suvrath Mahadevan)在一份声明中说:"这一发现让我们真正认识到,我们对宇宙的了解是多么肤浅。
"我们不会想到,在这样一颗低质量恒星周围会存在一颗这么重的行星"。
挑战恒星和行星的诞生过程恒星是由大量的气体和尘埃云积聚成密度过高的斑块而形成的,这些斑块不断增大,最终在自身引力的作用下坍塌。
这样,一颗幼年恒星就被称为 "原行星盘 "的残留物质所包围。
顾名思义,科学家认为行星最终就是从这个残留物质盘中诞生的。
恒星形成过程中遗留的物质数量为这些潜在行星的大小设定了限制。
研究小组确定,LHS 3154 b 的行星内核非常重,因此它所来自的行星形成盘必须拥有大量的固体物质。
宾夕法尼亚州立大学天文学研究生梅根-德拉默(Megan Delamer)解释说,简而言之,它必须拥有比当前模型预测的更多的物质。
因此,发现这颗特殊系外行星后,人们也提出了关于恒星形成的问题。
这是因为LHS 3154最初的原行星盘中尘埃与质量的比率和尘埃与气体的比率必须比预测值高出10倍,才能诞生像LHS 3154 b这样大质量的海王星般的世界。
马哈德万解释说:"低质量恒星LHS 3154周围的行星形成盘,预计不会有足够的固体质量来形成这颗行星。
"但它就在那里,所以现在我们需要重新审视我们对行星和恒星如何形成的理解。
"左)地球-太阳系统(右)新发现的系外行星 LHS 3154 b 及其恒星系统(图片宾夕法尼亚州立大学)宜居带行星探测器超出预期马哈德万及其同事利用德克萨斯州麦克唐纳天文台霍比-埃伯利望远镜的天文摄谱仪--宜居带行星探测器(HPF)探测到了系外行星LHS 3154 b。
HPF的设计目的是在系外行星围绕银河系中一些最冷的恒星运行时探测它们。
实际上,马哈德万和一个团队一起协助建造了这台仪器,其重点是那些离恒星既不太近也不太远的行星,因为它们无法承载液态水,而液态水是生命的一个关键条件。
这些行星位于恒星周围所谓的宜居带。
这类行星不容易被发现,部分原因是冷恒星的宜居带比太阳系的宜居带更靠近这些恒星。
这意味着,这些行星经常被其相对较小的母恒星发出的光线所遮挡。
此外,预计这些行星本身也很小,因此更难被探测到。
想想看,恒星就像是一堆篝火。
火越冷,你就越需要靠近火堆取暖。
马哈德万说,行星也是如此。
如果恒星更冷,那么行星就需要离恒星更近,这样它才会足够温暖,能够承载液态水。
#p#分页标题#e#"如果一颗行星与其超冷恒星的轨道足够接近,恒星光谱或光线的颜色在受到轨道行星牵引时发生了非常微妙的变化,我们就可以通过观测这种变化,来探测这颗行星。
- 10颗最像地球的系外行星- 两颗可能适合居住的类地行星环绕着宇宙后院的一颗恒星运行- 在附近恒星的宜居带发现两颗 "超级地球 "系外行星探测LHS 3154 b对HPF来说非常重要,因为它显示了该仪器具备提供重要系外行星结果的潜力。
团队成员、普林斯顿大学NASA萨根天体物理学研究员表示,这一结果超出了对该仪器的所有预期。
"我们的发现为所有现有的行星形成理论提供了一个极端的测试案例,"Mahadevan 总结道,"这正是我们建造HPF的目的,发现银河系中最常见的恒星是如何形成行星的,并找到这些行星。