一颗本不该存在的类海王星天体为何会出现

一个国际天文学家团队宣称在距离地球约920光年的地方发现了一颗类海海王星天体。它被研究员称为“禁忌之星”,这个天体被它的主星锁定在一个异常接近的轨道中,这是一种罕见的结构。


2019年,刊登在皇家天文学会月刊的研究报告描述了这颗类海天体的发现,它与主星非常接近,以至于它的公转周期只有1.34天。此前从未在如此接近主星的区域中发现类海天体。事实上天文学家还提出了一个名为“海王星沙漠”的术语来描述这种靠近恒星的区域。


不像小且密实的岩质行星或气态热巨星,类海天体被认为不会出现在这么近的距离中,因为主星会将中型天体烧的只剩核心。但是这颗的新系外行星的发现否定的之前的假定。


这颗系外行星被正式编号为NGTS-4b。他是被欧洲南方天文台设在智利阿塔卡马沙漠的帕拉纳天文台中一套名叫下一代凌星巡天(NGTS)的地面望远镜阵列发现的。


一个由华威大学天文学家理查德·韦斯特领导的小组用经过检验的凌星法去探测和识别遥远的星球。当这颗系外行星运行到它的主星和地球之间时,主星周期性变暗,于是我们发现了它比海王星约小20%且大约是地球三倍大。根据华威大学发布的一篇新闻稿,难以置信的是他们测得恒星仅仅变暗了不到0.2%,这是之前别的地面望远镜从未做到的事。


但这不是NGTS唯一的开拓性成就。“禁忌之星”1.34天的极短轨道周期是地面望远镜所探测到最短的周期。它也是从地面发现的最小的系外行星。这次发现并不是一件坏事。更不用说整个“海王星沙漠”的事了。


基尔大学的天文学家柯伊尔·赫利尔没有参与这项新研究,在他发给基兹莫德的电子邮件中这样解释到:“‘海王星沙漠’这个术语源自人们观测到宇宙中几乎没有中等质量的行星有如此短的轨道周期。”


天文学家先前发现的海王星大小的行星周期短至5.44天和4.23天,其编号分别为WASP-166b和HAT-P-26b。至于轨道周期在1至4天 位于“海王星沙漠”的短周期天体就很少了。


赫利尔解释到,归因于中等质量行星(如大、低密度的海王星质量行星)被主星散发出来的热量蒸发掉了。赫利尔说,大一些的木星质量恒星能幸存下来是因为他们巨大的质量和重力可以维持他们的大气层,而小一些的岩质行星密度更大,所以不容易被蒸发。


至于“禁忌之星”的名字,赫利尔说这次系外行星的发现很明显推翻了它的“禁忌”或不可能的状态,因为它很明显是存在的。他说对于NGTS-4b行星最可能的解释就是,它是近期才到达它所在的位置,它的大气层还没有来得及被蒸干。


“它离它的主星太近了,在强烈的炙烤下,这颗行星没有足够的质量来维持它的大气层”,赫利尔告诉基兹莫德。“这意味着它可能是在离它的恒星稍远一些的地方形成的,直到最近才移动到现在的短周期轨道中。这全归功于NGTS发现了一个不同于之前用凌星法发现的行星”


事实上,这颗系外行星可能是行星移动假说的一个很好的例子。NGTS-4b可能在这个行星系统的外围地带形成,然后缓慢地接近它的主星,最终发现它处在当前危险的轨道位置。新研究的作者说,这是一种很明显的可能性,但他们提供了第二种可能性:NGTS-4b的质量异常巨大。


来自巴尔的摩州太空望远镜科学研究院的天文学家汉娜·韦克福德没有参与这项新研究,她说这颗行星曾经可能比现在大,而且它太靠近主星导致它的大气层被剥离。结果,NGTS-4b随着时间的推移密度越来越大,它的质量变成以行星的核心质量为主,而不再是大气质量。


“证明这种情况的方法是行星凌星时寻找紫外光谱中从大气逸出氢的特征谱线,”韦克福德在给基兹莫德的电子邮件中说,“这可能表明这颗行星与其他在“海王星沙漠”中发现的行星相同,且暗示了随着时间的推移,行星的质量逐渐减小,最终变成了“沙漠”中大气层全部被蒸干的行星中的一员。


展望未来,韦斯特和他的同事们还计划彻底搜索他们的数据,去查找在“海王星沙漠”中还有没有类似的天体。也许“沙漠比想象中的更加生机盎然”,他在华威大学说道。


参考资料


1.WJ百科全书


2.天文学名词


3. gizmodo- George Dvorsky


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