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研究发现具有蓬松大气的系外行星失去大气层并成为超级地球

2022-02-07 19:21     来源:cnBeta     X射线

天文学家在其他一些恒星周围发现的是我们太阳系中没有的罕见的行星类型。它不是太大,也不是太小,而是适合在地球的半径和海王星的半径之间。在这个范围的底部是密集的 "超级地球",比地球略大。在这个范围的顶端是更膨大的所谓 "迷你海王星",它们的半径只有海王星的一小部分。

天文学家们正在对这些"缺失环节"的行星是如何形成的进行复杂的描述。显然,迷你海王星一开始是海王星的更小、更密集的版本。但是来自行星宿主恒星的辐射加热了它们的氢/氦大气,然后像热气球一样逃到太空中。行星进入了一种崩溃的状态,失去了大量的质量,直到只剩下一个致密的岩石核心,它仍然比地球大,并可能保留了一层薄薄的大气层。

现在,天文学家已经确定了两个不同的"迷你海王星"行星的案例,它们正在失去其浮肿的大气层,并可能转变为超级地球。来自这些行星的恒星的辐射正在剥去它们的大气层,促使热气像一锅沸水中的蒸汽一样逸出。这些新发现有助于描绘出像这样的异国世界是如何形成和演变的,并有助于解释在其他恒星周围行星大小分布中一个奇怪的差距。

迷你海王星是太阳系中海王星的更小、更密集的版本,并被认为是由被厚厚的气体毯包围的大型岩石核心组成。在新的研究中,一个天文学家小组利用美国宇航局的哈勃太空望远镜观察了两颗环绕HD 63433的迷你海王星,这颗恒星位于73光年之外。他们还利用夏威夷的W.M. Keck天文台来研究位于103光年外的名为TOI 560的恒星系统中的两颗迷你海王星中的一颗。

他们的研究结果显示,大气中的气体正从TOI 560中最里面的小海王星(称为TOI 560.01,也被称为HD 73583b)和HD 63433中最外面的小海王星(称为HD 63433c)中逸出。这表明,它们可能正在变成超级地球。

自从1990年代中期发现第一颗围绕类太阳恒星运行的系外行星以来,已经发现了数以千计的其他系外行星。其中许多都是在靠近其恒星的地方运行,而较小的岩质行星一般分为两类:小海王星和超级地球。超级地球的大小是地球的1.6倍(偶尔也会大到地球的1.75倍),而迷你海王星的大小是地球的2到4倍。这些类型的行星在我们的太阳系中没有发现。事实上,在其他恒星周围很少检测到大小在这两个范围之间的行星。

对这种大小差距的一个可能的解释是,迷你海王星正在转变为超级地球。据推测,小海王星被由氢和氦组成的原始大气层包裹着。氢和氦是中心恒星形成时留下的,而中心恒星是从气体云中诞生的。如果一颗小海王星足够小,并且离它的恒星足够近,那么恒星的X射线和紫外线辐射可以在数亿年的时间里剥去它的原始大气层,科学家们这样推测。这将留下一个直径小得多的岩石超级地球,并且从理论上讲,它仍然可以保留一个类似于我们地球周围相对稀薄的大气层。

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