一個正在快速蒸發的世界:至今未解的系外行星之謎

  這幅藝術插圖顯示了一個巨大的氫氣雲正在從炎熱的GJ 3470b行星溢出太空,該行星大小與海王星相近。這顆行星的主恆星正在散發著強烈的輻射,加熱了GJ 3470b行星上層大氣中的氫,使其逸出太空。來源:D. Player (STScl)/NASA/ESA

  一項新的研究報告稱,一個氣態外星世界正在以創紀錄的速度蒸發,為一個系外行星之謎提供了相當多的線索。

  這顆海王星大小的行星被稱為GJ 3470b行星,它的軌道靠近一顆年輕活躍的紅矮星,距離地球97光年。研究小組成員說,這顆恆星發出的輻射正在劇烈地剝離GJ 3470b行星的上層大氣,在不久的將來,這顆行星將不能保持像海王星那麼大的體積。

  巴爾的摩約翰霍普金斯大學(Johns Hopkins University)物理學、地球和行星科學教授、論文合著者戴維·辛(David Sing)在一份聲明中說:“這是證明行星也可以損失很大一部分質量的鐵證。”

  “GJ 3470b行星失去的質量比我們迄今為止看到的任何其他行星都要多;再過幾十億年,這顆行星可能會消失掉一半。

  由瑞士日內瓦大學的文森特·布里爾領導的研究人員使用美國宇航局的哈勃太空望遠鏡研究了GJ 3470b行星,它距離其母恆星370萬英里(600萬公里)的,僅僅是水星(太陽系最內層行星)與太陽之間平均距離的十分之一。

  這張圖表根據系外行星的大小和離恆星的距離繪製,X軸為行星與恆星距離,Y軸為行星大小。在圖中可見,木星大小的行星,地球大小的行星以及所謂的超級地球大小的行星,在它們的恆星近處和恆星遠處這兩個距離上都有發現。但是像海王星那麼大的行星(在圖的中間),卻很少離它們的恆星很近。這個被稱為“熱海王星沙漠”的地方顯示,這樣的外星世界是非常罕見的,或者說,它們曾經數量非常多,但後來消失了。來源:A. Feild (STScl)/NASA/ESA

  哈勃的數據顯示,與紅矮星的距離及其活動對GJ 3470b行星造成了嚴重的影響。該望遠鏡的成像光譜儀檢測到有巨大氫氣雲圍繞這顆行星,而這些氫氣曾經是GJ 3470b行星大氣層的一部分。研究人員說,事實上,這顆行星只有20億年的歷史,但它可能已經以這種方式失去了它大約35%的質量。

  這給我們帶來了系外行星之謎。在過去十年左右的時間裡,天文學家們在太陽系外發現了許多“熱木星”、“熱地球”和“熱超級地球”——它們分別圍繞著氣體巨行星、地球大小的外星世界和比我們自己的行星大一點點的行星緊密運行。但令人驚訝的是,“熱海王星”卻少之又少。

  布里爾在另一份聲明中說:“這些‘熱海王星’都哪裡去了呢?”。

  此前有一項基於哈勃望遠鏡的研究,記錄了另一個海王星大小的行星的蒸發活動,該行星為GJ 436b行星,不過它的蒸發活動沒有那麼極端。連同新的研究,這兩項研究為這個問題提供了一個潛在的答案:熾熱的海王星不會持續很長時間。它們很可能失去大量的質量,被侵蝕成超級地球,甚至地球大小的行星。(注:GJ 3470b和GJ 436b的軌道距離都不夠近,不足以被認為是“熱海王星”;嚴格來說,它們是“溫暖的海王星”。)

  這項新研究發表在週四(12月13日)的《天文學與天體物理學》雜誌上。

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