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发现四颗新生儿系外行星,被主恒星超强X射线辐射烤焦!

2022-02-21 22:59     来源:博科园     高能X射线辐射 X射线观测 宇宙射线X射线

来自波茨坦莱布尼茨天体物理研究所(AIP)的科学家们,研究了年轻恒星V1298Tau和它四颗绕轨道运行的系外行星命运。结果显示,这些新近诞生的行星,被其年轻恒星的强烈X射线辐射烤焦,导致这些行星的大气层蒸发。最内轨道行星可能会蒸发到它们的岩石核心,这样就没有大气层了。这些年轻的系外行星生活在一个高风险环境中:它们的母恒星会产生大量高能X射线辐射。

而这些辐射能量通常是太阳的1000到10000倍,这种X射线辐射可以加热系外行星的大气层,有时甚至会将它们煮沸。随着时间的推移,系外行星大气层蒸发了多少取决于行星的性质,其质量、密度,以及离恒星的距离有多近。但是这颗恒星能在多大程度上影响数十亿年来发生的事情呢?这是波茨坦莱布尼茨天体物理研究所天文学家要解决的一个问题。而最新发现围绕年轻恒星V1298Tau的四行星系统,则是解决这个问题的完美试验台。

中心恒星的大小和太阳差不多,然而它只有大约2500万年的历史,比我们近50亿岁的太阳年轻得多。它拥有两颗距离较近的较小行星(大致有海王星大小),加上更远的两颗土星大小的行星。研究的主要作者Katja Poppenhäger解释说:用钱德拉太空望远镜观察了这颗恒星的X射线光谱,以了解行星大气受到的辐射强度有多大,最终确定了这四颗系外行星可能的命运。随着恒星-行星系统年龄的增长,恒星的自转速度会减慢。

自转是恒星磁性和X射线发射的驱动力,因此较慢的自转与较弱的X射线发射是齐头并进。博士生、合著者劳拉·凯泽(Laura Ketzer)说:系外行星的蒸发取决于这颗恒星在未来10亿年里是快速还是缓慢地旋转,旋转的速度越快,大气损失就越少,研究人员开发了一个公开可用的代码来计算行星如何随时间演变。计算表明,如果恒星缓慢旋转,系统最里面的两颗行星可能会完全失去气体大气,成为岩石核心,而最外层的行星将继续是一个气体巨星。

对于第三颗行星,这真的取决于它有多重,目前还不知道。用凌日技术测量系外行星的大小效果很好,但确定行星质量要困难得多。通过波茨坦莱布尼茨天体物理研究所地面斯特拉望远镜的观测更新了该系统的凌日属性。对带有行星的恒星进行X射线观测,是了解系外大气长期演化的关键拼图。研究人员对未来几年利用eROSITA进行X射线观测的可能性感到特别兴奋,将揭示数百颗系外行星宿主恒星的X射线特性。

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