研究發現迷你海王星失去大氣層 將成超級地球

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【新唐人北京時間2022年02月12日訊】天文學家第一次觀測到兩顆類似海王星的系外行星正在失去它們外面厚厚的大氣層,即將變成「超級地球」類型的系外行星。

自從科學家在上世紀90年代中葉觀測到第一顆系外行星以來,至今累計已經發現了數千顆。其中具有岩石表面的行星大部分是兩種類型。

一類體積為地球的2~4倍,另一類體積是地球的1.6~1.75倍。科學家把前者稱為「迷你海王星」(mini-Neptune),後者稱為「超級地球」(super-Earth)。太陽系中海王星體積大約是地球的4倍,那些系外行星體積比海王星稍小一些,密度稍大一些,所以被稱為「迷你海王星」。

這項新研究的主要作者加州理工學院(California Institute of Technology)畢業生邁克爾‧張(Michael Zhang)說:「很多天文學家都猜測那些年輕的迷你海王星的大氣層一定會揮發,但在這之前從來沒有觀測到處於這個過程中的行星。」

這次研究人員從哈勃望遠鏡的數據中發現了兩顆正在損失大氣層的迷你海王星。一顆是雙子座(Gemini)恆星HD 63433周圍的行星HD 63433c,距離地球73光年;另一顆是長蛇座(Hydra)恆星TOI-560周圍的行星TOI-560b,距離地球103光年。這些發現被撰寫成兩份研究報告,2月1日發表於《天文期刊》(The Astronomical Journal)。

迷你海王星都有著很厚的大氣層。HD 63433c的大氣層厚度是裡面岩石內核半徑的至少12倍;TOI-560b的大氣層厚度是其岩石內核半徑的至少3.5倍。

美國宇航局(NASA)的新聞稿介紹說,在恆星輻射的炙烤下,這兩顆行星的大氣層正在揮發,「就像水氣從一鍋沸水中蒸發一樣」。

觀測數據顯示,HD 63433c附近的氫氣正以每秒50公里的速度逃逸;而TOI-560b附近的氦氣正以每秒20公里的速度逃逸。邁克爾‧張說:「這些迷你海王星的引力不足以留住如此高速移動的氣體。」

這意味著這兩顆迷你海王星將變成兩顆超級地球。研究人員猜測,這項發現可能可以解釋為什麼通常所見到的岩石類系外行星大部分是前面提到的兩個類型。

其中一個令人意外的發現是,從TOI-560b逃逸的氣體向著它的恆星TOI-560流去。這與科學家以前的分析相反。天文學家以前認為從行星逃逸的大氣會遠離它們的恆星。

加州理工學院教授希瑟‧克努森(Heather Knutson)說:「作為系外行星研究人員,我們已經學會期待意外的出現。」研究人員表示,他們需要觀測更多這類正在漏氣的迷你海王星,了解大氣向恆星逃逸是一般的規律,還是少數的情況。

克努森說:「這些奇特的外星世界不斷地給我們驚喜,讓我們看到在太陽系內觀測不到的物理現象。」

(轉自大紀元/責任編輯:葉萍)

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