密度最小的“棉花糖”系外行星,质量是地球的30倍,表面达1000℃

宇宙大了,什么星都会有,你能把又软又轻的棉花和一颗星球能联系到一起吗?

在2017年,天文学家发现一颗巨型系外行星WASP-107b,这是一颗炙热的、像木星一样的气态巨星,距离它的母恒星,一颗橙矮星,仅仅900万公里,所以天文学家估计WASP-107b的温度在1000摄氏度左右。

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它的固体核心质量,远低于木星和土星等巨行星周围形成巨大气体包层所需的质量,而且85%以上的质量都包含在气体层中。通过径向速度法,我们知道了WASP-107b的质量大约是木星的十分之一,或者说是地球的30倍,但它的体积和木星是差不多的。

这是我们目前已知密度最小的系外行星,而天体物理学家把这类行星叫做“超级泡芙”或者“棉花糖”行星。

什么是“超级泡芙”行星

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“超级泡芙”行星与别的行星最大的区别就是密度,他们的质量可以是地球质量的几倍大,但星球上的氢大气层或氦大气层却可以膨胀得像木星一样,要知道,木星质量大约是地球的318倍。

通过哈勃太空望远镜,天文学家在开普勒51系统里也发现了两颗“超级泡芙”,开普勒-51b和51d,这个行星系统的主星是一颗类日恒星,距离地球2615光年,位于天鹅座方向。

天文学家发现两颗行星的大小与木星相仿,质量比地球还低,而且密度都低于0.1g/cm^3,因为距离太远,目前的工具无法检测到他们的颜色,我们只能自行想象。

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对于它们的大气层是怎么维持的,天文学家百思不得其解。从他们在主星前方掠过时所呈现出来的光谱特征来看,它们的大气中存在盐晶云层或者光化学烟雾,主要的成分是氢和氦,除此之外,他们还被一层浓厚的甲烷雾霾笼罩着,就像土卫六一样。

那么,是什么环境和因素使“超级泡芙”行星诞生的?

“超级泡芙”行星的诞生

在行星形成的物理模型中是很难看到在距离恒星很近的地方形成一颗巨行星的,更别提还是低质量的行星了,因此“超级泡芙”行星应该是在距离恒星较远的地方形成,然后随着时间的推移慢慢靠近主恒星。

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这种靠近的过程叫做“积盘迁移”,行星先是从环绕在恒星周围的一个扁平气体尘埃积盘中形成,当一个大质量行星出现时,它的引力开始作用于积盘,同时积盘又反作用于行星,削减了它的旋转能量。

于是行星开始向恒星靠近,这种内向的迁移只有当行星靠近积盘内侧边缘的时候才会停止,最终积盘消失,剩下一颗大行星以近距离围绕恒星旋转。这可能就是“超级泡芙”行星的形成过程。

在对比了开普勒-51b和51d和其他行星的光谱数据后,研究人员发现,行星云层和行星温度存在一定的关联性,行星的温度越低,行星的云层就越厚。

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人们还发现,开普勒-51b和51d正在快速地失去质量,其中开普勒-51b每秒丢失的质量高达几百亿吨,天文学家估计,在几十亿年后,他们会变成“迷你海王星”。

据此可以推断出,行星的“蓬松程度”似乎跟行星系统的年龄有关,我们的太阳系已经存在了50亿年,而开普勒51系统,仅仅诞生了5亿年。

但是这些都没有解释“超级泡芙”行星为什么这么轻,或许未来即将升空的詹姆斯·韦伯太空望远镜能够让我们了解到,这些“超级泡芙”行星到底是由什么构成的。

宇宙中的其他诡异行星

当然,宇宙太大了,和“超级泡芙”恒星一样“诡异”的行星还有很多,比如冰火行星 LHS 3844b。

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这是一颗距离我们地球48.6光年远的岩石系外行星,它没有大气层,表面可能被黑暗的熔岩覆盖,与主恒星是潮汐锁定的关系,所以有一面永远朝着主恒星,而这一面的温度能达到800℃,另一面则低至-250℃。

也就是说,它的一面足以汽化岩石,另一面则接近绝对零度,这样的环境使得朝向主恒星的那一面一直在发生着活跃的火山运动,这种景象,是在地球上想都不敢想的。

还有一颗被科学家命名为“潮湿的水世界”的行星GJ 1214b。它几乎完全被水覆盖,只有很小部分的陆地,整颗星球都被厚厚的、潮湿的大气层包裹的。

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但它的海洋与我们地球上的海洋完全不同,因为这颗星球的蒸汽大气和来自其核心的强大压力,它的水会形成一种被称为“冰七”的热冰,这种冰块具有奇怪的稠度,科学家认为这颗星球肯定不适合生命生存。

此外,它离主恒星非常近,只有200万公里的距离,这使得它的表面温度高达200摄氏度。

TrES-2b也很古怪,这是一颗距离地球750光年远的行星,它最大的特征就是比炭还黑,是人类迄今为止发现的最暗的行星,其他行星只反射少量光线,而这颗行星只反射主恒星光线的1%,看起来就像一个黑洞一样。

密度最小的“棉花糖”系外行星,质量是地球的30倍,表面达1000℃

一开始科学家们还以为是测量和计算错误,但检查后发现测量数据都是正确的,这种情况下只能靠假设了,有人认为这种黑色是由于大量气态钠和氧化钛的存在,也有人认为是缺少了氨云。

就我们目前掌握的知识来看,宇宙是无边无际的,科学家和天文学家们总能发现很多新的天体,震惊于它们的独特性和不寻常。

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页面更新:2024-05-18

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