不该存的行星被发现,极热海王星,科学家第一次见到这类天体

subtitle 姿势分子knowledge09-24 10:47 跟贴 1 条

尽管人类已经在宇宙中发现了超过4200颗系外行星,但是随着宇宙观测越来越深入,我们也不得不承认,自己对于这些天体的了解,仍然非常有限。

最近,天文学家们再一次意识到了这个问题。让他们发出这个感慨的,是一颗非常神秘的天体。它是一种全新的系外行星分类,天文学家称之为极热海王星(Ultra-Hot Neptune)。

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这颗行星名为LTT 9779b,距离我们大约260光年。它的宿主恒星Ltt 9779是一颗和太阳差不多的天体,质量和直径都与太阳非常接近,但是温度略低一些。另外,它的年龄也比太阳小得多,大约形成于20亿年前,连太阳(46亿年)的一半都不到。此外,观测结果还显示,它的金属丰度相对更高一些,尤其是铁的含量,是太阳的两倍。

LTT 9779b和宿主恒星的距离非常近,半长轴仅有250万公里,相当于地球和太阳距离的1.6%,比太阳系最内侧的水星还要更靠近宿主恒星。正是由于如此近的距离,使得它拥有着极高的公转速度,每19个小时就能公转一圈,那里的一年比地球的一天还短。更可怕的是,因为太靠近宿主恒星,LTT 9779b表面的温度甚至达到了1970K,也就是1700℃。

同时,科学家还能计算出这颗行星的一些数据。比如说,当它运行到宿主恒星和地球之间时,会对宿主恒星展现在我们眼中的亮度有一点点微弱的影响,但是在天文学家的观测设备中却能精确地获得这个数据,并且通过宿主恒星的亮度变化计算系外行星的直径。另外,由于系外行星质量产生的微弱引力,宿主恒星会在行星运行到不同位置时被引力轻微地拉扯一点点。通过它被拉扯的幅度,我们可以推测出系外行星的质量。

通过观测,研究人员计算得出:LTT 9779b的直径大约是地球的4.72倍,和海王星差不多大(地球的3.88倍)。它的质量则有地球的29.32倍,比海王星(地球的17.1倍)大一些。整体上来看,它和海王星还是比较接近的,而且计算一下可以发现,它的密度和海王星基本是一样的。

这就有点奇怪了。在此之前,科学家发现的如此靠近宿主恒星的系外行星,一部分是像木星这样巨大的天体,我们称之为热木星;还有一部分是像地球这样的岩石行星,被称为极短周期行星。而介于二者之间的这种和海王星差不多大的,还是第一次见,所以天文学家不得不创造一个新的分类来把它放进去,那就是极热海王星。

实际上,在此之前,天文学家一度认为这个区域就不可能存在类似于海王星的天体,甚至给这个区域起了个名字——海王星沙漠。智利大学的天文学家James Jenkins为我们解释说:“虽然冰巨星(即海王星的分类)看起来是行星形成过程中十分常见的一种副产品,但在非常靠近宿主恒星的位置上,情况却并非如此。我们相信,在宇宙的时间尺度下,它们的大气会被剥离,最终形成我们所谓的极短周期行星。”

这是很好理解的,每一颗恒星都有着极为强烈的辐射,尤其是LTT 9779b这样极其近距离的位置上,承受的辐射更加可怕。在这里,行星大气会面临一个严峻的考验——光蒸发

英国华威大学的天文学家George King介绍这个过程说:“这些年轻的恒星会释放出强烈的X射线和紫外线,它们不仅会加热行星的大气层,还会将气体驱散到太空中。这种光蒸发的结果要么是赤裸的岩石行星,要么是气体巨星。”

然而,LTT 9779b凭借着海王星一样的身躯,打破了天文学家的理论。而且研究结果表明,它的大气层也和海王星类似,占了行星质量的9%左右。那么问题来了:它为何能够在如此恶劣的环境中保有自己的大气层呢?“这意味着,我们不得不找到一个不同寻常的新说法,来解释这颗行星的历史。”King说。

一个可能的情况,就是它恰好位于一个过渡时期。也就是说,它的大气层的确应该是被剥离掉的,但这需要一个过程,而LTT 9779b正是在这个 过程中。

Jenkins说:“行星结构模型告诉我们,这颗行星的内部应该有一个巨大的内核。但是有一点很关键,它还应该有一个质量达到地球2-3倍的大气层。如果它的宿主恒星非常古老,它怎么可能还拥有大气呢?不过呢,如果LTT 9779b出生的时候是一颗气体巨星,就可能出现一种名为罗氏叶溢出的过程,巨量的大气被吸到恒星上去。”

另外还有一种说法也有可能解释这个现象,那就是LTT 9779b原本形成于距离宿主恒星非常遥远的位置,但是因为引力的波动而收缩轨道,并且在其他行星的作用下稳定在了这里。同样的,这也可能意味着它处于过渡阶段,大气正在一点点流失。不过如果是这个情况,它能够拥有大气层的时间比前一种可能性要更久一点。

不管怎么说,天文学家相信,这不仅仅是人类发现的第一颗极热海王星,而且这类天体在宇宙中的数量可能会非常稀少。因此,这一次的发现可以说是给我们提供了宝贵的研究机会,他们很珍惜这次机会,希望能够从LTT 9779b身上发现更多极热海王星的秘密。

幸运的是,由于它既拥有大气,还能够凌日,这可以帮助天文学家利用光谱学来进行深入的研究。同时,19个小时的公转周期,让我们每天都至少有一次对它进行研究的机会。通过光谱仪,我们可以仔细看看它的大气中到底有什么成分,含有多少比氢和氦更重的元素,以及电离的原子核。

可以确定,它将成为天文学家的宠儿,是许多天文望远镜观测的焦点。在它的身上,有很多宇宙秘密等着我们去发现。

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