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年舟山信息港轻的巨大星球为奇异世界的形成提供了线索

天文学与空间 2022-01-15 00:01:19

美国宇航局卡拉·科菲尔德 这个动画展示了一种气体巨行星,被称为热木星,它的轨道非常靠近它的恒星

找到更多这些年轻的行星可以帮助天文学家了解它们是如何形成的,以及它们在有生之年是否会从较冷的地方迁移

信用:美国航天局/JPL-加州理工学院 在人类历史的大部分时间里,我们对行星如何形成和演化的理解是基于太阳系的八(或九)颗行星

但是在过去的25年里,超过4000颗太阳系外行星的发现改变了这一切

在这些遥远的世界中,最有趣的是一类被称为热木星的系外行星

这些气体占主导地位的行星与木星大小相似,它们的轨道非常靠近母恒星,在短短18小时内围绕母恒星旋转

在我们自己的太阳系里,我们没有这样的东西,离太阳最近的行星都是多岩石的,它们的轨道要远得多

关于热木星的问题和行星本身一样大:它们是在靠近恒星还是在更远的地方形成的,然后才向内迁移?如果这些巨行星真的迁移了,那会揭示我们太阳系中行星的历史吗? 为了回答这些问题,科学家需要在这些热巨星形成的早期观察它们

现在,《天文学杂志》上的一项新研究报道了太阳系外行星HIP 67522 b的发现,这似乎是迄今为止发现的最年轻的热木星

它围绕着一颗经过充分研究的恒星运行,这颗恒星大约有1700万年的历史,这意味着热木星很可能只年轻几百万年,而大多数已知的热木星都超过了10亿年

这颗行星绕其恒星运行大约需要7天,恒星的质量与太阳相似

HIP 67522 b距地球仅约490光年,约为地球直径的10倍,或接近木星的直径

它的大小强烈表明它是一颗以气体为主的行星

HIP 67522 b被美国宇航局的凌日系外行星探测卫星(TESS)确定为候选行星,该卫星通过凌日方法探测行星:科学家寻找恒星亮度的微小下降,这表明一颗轨道行星已经在观察者和恒星之间经过

但是年轻的恒星表面往往有许多暗斑——恒星斑点,当它们出现在太阳上时也称为黑子——看起来类似于凌日行星

因此,科学家们使用了美国国家航空航天局最近退役的红外天文台——斯皮策太空望远镜的数据,来证实这个传输信号来自一颗行星,而不是一个恒星

(太阳系外行星探测的其他方法已经暗示了更年轻的热木星的存在,但是没有一个被证实

) 这一发现为发现更多年轻的热木星和了解更多关于行星如何在宇宙中形成提供了希望——甚至就在这里

领导这项研究的德克萨斯大学奥斯汀分校的系外行星科学家艾伦·里祖托说:“通过研究围绕太阳运行的行星和其他东西,我们可以了解太阳系及其历史。”

“但我们永远不会知道我们的太阳系有多独特或多普通,除非我们在那里寻找系外行星

系外行星科学家正在发现我们的太阳系如何适应宇宙中行星形成的更大图景

" 迁移巨人? 有三个主要的假设来解释木星离它们的母星有多近

一是它们只是简单地在那里形成,并停留在原地

但是很难想象在如此紧张的环境中会有行星形成

灼热的热量不仅会蒸发大多数物质,而且年轻恒星经常伴随着巨大的爆炸和恒星风爆发,有可能驱散任何新出现的行星

似乎更有可能的是,气体巨星从它们的母星发展得更远,越过一个叫做雪线的边界,在那里冰和其他固体物质的形成足够冷

类似木星的行星几乎完全由气体组成,但它们包含固体核心

这些核心更容易越过雪线形成,在雪线处,冻结的物质会像滚雪球一样粘在一起

另外两个假设是这样的,炽热的木星会向离它们的恒星更近的地方漂移

但是迁移的原因和时间是什么呢? 一种观点认为,炽热的木星在行星系统历史的早期就开始了它们的旅程,而这颗恒星仍然被它和行星形成的气体和尘埃盘所包围

在这种情况下,圆盘的重力与行星的质量相互作用可能会中断气体巨人的轨道,导致它向内迁移

第三种假设认为,当围绕恒星的其他行星的引力可以驱动迁移时,炽热的木星会在晚些时候靠近它们的恒星

HIP 67522 b在形成后这么早就已经如此接近它的恒星,这一事实表明第三个假设可能不适用于这种情况

但是一颗年轻的热木星不足以解决它们是如何形成的争论

“科学家们想知道是否存在形成大多数热木星的主导机制,”长谷川康弘说,他是美国宇航局喷气推进实验室的天体物理学家,专门研究行星形成,但没有参与这项研究

“对于哪种形成假说对我们观察到的种群繁殖最重要,目前在社区中还没有明确的共识

这颗年轻炽热的木星的发现令人兴奋,但这只是答案的一个暗示

为了解开这个谜,我们需要更多

" 苔丝是美国宇航局天体物理探索者任务,由麻省剑桥的麻省理工学院领导和操作,由美国宇航局戈达德太空飞行中心管理

其他合作伙伴包括位于弗吉尼亚州福尔斯彻奇的诺斯罗普·格鲁曼公司;美国宇航局位于加州硅谷的艾姆斯研究中心;马萨诸塞州剑桥的哈佛-史密森天体物理中心;麻省理工学院的林肯实验室;巴尔的摩太空望远镜科学研究所

全世界十几所大学、研究所和天文台都参与了这项任务

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