研究发现迷你海王星失去大气层 将成超级地球

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【大纪元2022年02月11日讯】(大纪元记者笛睿编译报导)天文学家第一次观测到两颗类似海王星的系外行星正在失去它们外面厚厚的大气层,即将变成“超级地球”类型的系外行星。

自从科学家在上世纪90年代中叶观测到第一颗系外行星以来,至今累计已经发现了数千颗。其中具有岩石表面的行星大部分是两种类型。

一类体积为地球的2~4倍,另一类体积是地球的1.6~1.75倍。科学家把前者称为“迷你海王星”(mini-Neptune),后者称为“超级地球”(super-Earth)。太阳系中海王星体积大约是地球的4倍,那些系外行星体积比海王星稍小一些,密度稍大一些,所以被称为“迷你海王星”。

这项新研究的主要作者加州理工学院(California Institute of Technology)研究生迈克尔‧张(Michael Zhang)说:“很多天文学家都猜测那些年轻的迷你海王星的大气层一定会挥发,但在这之前从来没有观测到处于这个过程中的行星。”

这次研究人员从哈勃望远镜的数据中发现了两颗正在损失大气层的迷你海王星。一颗是双子座(Gemini)恒星HD 63433周围的行星HD 63433c,距离地球73光年;另一颗是长蛇座(Hydra)恒星TOI-560周围的行星TOI-560b,距离地球103光年。这些发现被撰写成两份研究报告,2月1日发表于《天文期刊》(The Astronomical Journal)。

迷你海王星都有着很厚的大气层。HD 63433c的大气层厚度是里面岩石内核半径的至少12倍;TOI-560b的大气层厚度是其岩石内核半径的至少3.5倍。

美国宇航局(NASA)的新闻稿介绍说,在恒星辐射的炙烤下,这两颗行星的大气层正在挥发,“就像水汽从一锅沸水中蒸发一样”。

观测数据显示,HD 63433c附近的氢气正以每秒50公里的速度逃逸;而TOI-560b附近的氦气正以每秒20公里的速度逃逸。迈克尔‧张说:“这些迷你海王星的引力不足以留住如此高速移动的气体。”

这意味着这两颗迷你海王星将变成两颗超级地球。研究人员猜测,这项发现可能可以解释为什么通常所见到的岩石类系外行星大部分是前面提到的两个类型。

其中一个令人意外的发现是,从TOI-560b逃逸的气体向着它的恒星TOI-560流去。这与科学家以前的分析相反。天文学家以前认为从行星逃逸的大气会远离它们的恒星。

加州理工学院教授希瑟‧克努森(Heather Knutson)说:“作为系外行星研究人员,我们已经学会期待意外的出现。”研究人员表示,他们需要观测更多这类正在漏气的迷你海王星,了解大气向恒星逃逸是一般的规律,还是少数的情况。

克努森说:“这些奇特的外星世界不断地给我们惊喜,让我们看到在太阳系内观测不到的物理现象。”◇

责任编辑:叶紫微#

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