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第一颗超高温海王星,LTT 9779b,是自然界相马优希不可思议的行星之一

天文学与空间 2022-03-23 00:01:13

作者彼得·索利,沃里克大学 信用:CC0公共领域 一个国际天文学家小组,包括一个来自华威大学的小组,发现了第一颗超热海王星,围绕着附近的恒星LTT 9779运行

地球的轨道离它的恒星如此之近,以至于它的一年只持续了19个小时,这意味着恒星辐射将地球加热到1700摄氏度以上

在这些温度下,像铁这样的重元素可以在大气中电离,分子分离,为研究太阳系外行星的化学提供了一个独特的实验室

虽然地球的重量是海王星的两倍,但它也稍微大一点,所以密度相似

因此,LTT 9779b应该有一个由大约28个地球质量组成的巨大核心,以及一个约占行星总质量9%的大气层

该系统本身大约是太阳年龄的一半,有20亿年的历史,考虑到强烈的辐射,一颗类似海王星的行星预计不会保持其大气层这么长时间,这提供了一个有趣的难题要解决;这样一个不可能的系统是如何形成的

LTT 9779是一颗类似太阳的恒星,距离我们260光年,从天文学角度来说,只有一箭之遥

它富含金属,大气中铁的含量是太阳的两倍

这可能是一个关键的指标,表明这颗行星最初是一个大得多的气体巨行星,因为这些天体更倾向于在铁含量最高的恒星附近形成

这颗行星存在的初步迹象是利用凌日系外行星探测卫星(TESS)做出的,这是其任务的一部分,目的是发现绕附近轨道运行的小型凌日行星和横跨整个天空的明亮恒星

当一颗行星直接从它的母星前面经过,挡住了一些星光,这种凌日现象就被发现了,被挡住的光量揭示了它的大小

像这样的世界一旦被完全证实,天文学家就可以研究它们的大气层,从而对行星的形成和演化过程有更深入的了解

2018年11月初,利用安装在3号卫星上的高精度径向速度行星搜索器(HARPS)仪器进行的观测,很快确认该过境信号来自行星质量体

智利北部埃索拉西拉天文台的6米望远镜

哈勃空间望远镜使用多普勒摆动方法来测量行星质量和轨道特征,如周期

当发现物体经过时,可以组织多普勒测量,以有效的方式确认行星的性质

以LTT 9779b为例,该小组仅经过一周的观察就能够证实这个星球的真实性

华威大学是下一代交通调查(NGTS)联盟的领导机构,其位于智利巴拉那尔的望远镜进行了后续观察,以帮助确认该行星的发现

医生

沃里克大学物理系的乔治·金致力于研究结果的分析

他说:“当我们的NGTS望远镜证实来自这颗令人兴奋的新行星的凌日信号时,我们非常高兴

亮度的下降仅为0.2%,很少有望远镜能够进行如此精确的测量

" 领导该小组的智利大学天文系的詹姆斯·詹金斯教授说:“在苔丝任务的早期发现LTT 9779b是一个完全的惊喜;成功的赌博

大多数周期少于一天的凌日事件都是假阳性,通常是背景遮挡双星

" LTT 9779b确实是一种罕见的野兽,存在于行星参数空间的一个人烟稀少的区域

“这颗行星存在于被称为‘海王星沙漠’的地方,当我们观察行星的质量和大小时,这个区域没有行星

尽管冰冷的巨人似乎是行星形成过程中相当常见的副产品,但在离他们的恒星很近的地方却不是这样

我们认为这些行星随着宇宙时间的推移被剥夺了大气层,最终成为所谓的超短周期行星

”詹金斯解释道

博士的计算

金证实,LTT 9779b的大气层应该通过一种叫做光蒸发的过程被剥离

他说:“年轻母星发出的强烈的x光和紫外线会加热这颗行星的高层大气,应该会将大气中的气体送入太空

“另一方面,博士

金的计算显示,LTT 9779b一开始并没有足够的x光加热,所以它是一个更大的气体巨人

“光蒸发应该会导致裸露的岩石或巨大的气体,”他解释说

“这意味着我们必须尝试解释这个星球的历史,必须有新的和不寻常的东西

" 詹金斯教授评论道:“行星结构模型告诉我们,行星是一个巨大的核心主导的世界,但至关重要的是,应该存在两到三个地球质量的大气气体

但是如果恒星那么古老,为什么会有大气存在呢?好吧,如果LTT 9779b是作为一个气体巨人开始生命的,那么一个叫做罗奇波瓣溢出的过程可能会把大量的大气气体转移到这颗恒星上

" 罗氏叶形溢出是一个过程,在这个过程中,一颗行星离它的恒星如此之近,以至于恒星的强大引力可以捕获t平面的外层,导致它转移到恒星上,从而显著降低行星的质量

模型预测的结果类似于LTT 9779系统,但它们也需要一些微调

“也有可能是LTT 9779b在当天很晚的时候才到达它现在的轨道,所以还没有时间脱离大气层

与系统中其他行星的碰撞可能会将它向内抛向恒星

事实上,由于这是一个如此独特和罕见的世界,更奇特的情况可能是合理的

”詹金斯补充道

由于这颗行星似乎确实有一个重要的大气层,并且它围绕着一颗相对明亮的恒星运行,未来对行星大气层的研究可能会解开一些与这些行星如何形成、如何演化以及它们是由什么组成的细节有关的谜团

詹金斯总结道:“这颗行星非常热,这促使人们寻找比氢和氦更重的元素,以及离子化的原子核

想到这个“不可思议的星球”可能如此罕见,以至于我们找不到另一个像它一样的实验室来详细研究超高温海王星的性质,这令人清醒

因此,我们必须从这颗未经加工的钻石中提取出我们所能获得的每一点知识,在未来几年里用天基和地基仪器对其进行观察

" “海王星沙漠中的超高温海王星”发表在《自然天文学》杂志上

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