科學家發現古氣態巨行星核心正在圍繞類太陽的恆星運行
天文學家已經發現了一顆在類似太陽的恆星周圍近距離軌道上運行的氣態巨行星完整暴露核心。這一發現將給天文學家提供一個難得的機會來探測一個古老外星世界的核心,他們的發現可以讓我們了解太陽系中氣體巨行星的核心,包括木星和土星。
美國國家航空航天局(NASA)的Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS)發現了這個核心,它的設計目的是為了觀測廣闊的夜空,並尋找星光中的微小凹陷,當行星從望遠鏡和遙遠的恆星表面之間穿過時,就會出現這種情況。TESS在距離地球約730光年的一顆類太陽恆星上記錄了這樣的波動。對數據的分析顯示,這顆恆星正被一個天體,現在被命名為TOI 849 b,非常緊密地繞著它運行,這個天體的大小大致相當於我們太陽系中的海王星。
據研究小組稱,TOI 849 b與恆星的距離如此之近,以至於它每18小時就會完成一次軌道運行。除了給這個奇怪的天體帶來難以置信的短暫年份外,緊湊的軌道還會讓TOI 849 b遭遇來自其母星的過量輻射,導致其表面溫度達到1800K左右。這顆恆星的伴星被發現在被稱為海王星沙漠的地方運行,這是一個圍繞恆星的空間區域,根據目前的模型,天文學家預計不會在這裡找到比海王星更大的行星。
在首次發現後,天文學家利用安裝在歐洲南方天文台位於智利阿塔卡馬沙漠3.6米望遠鏡上的HARPS儀器進行了跟踪觀測。HARPS能夠準確跟踪系外行星繞恆星運行時運動中的微小晃動。這些晃動表現為行星的光信號。從HARPS數據中,可以計算出TOI 849 b的質量。一旦結合對該行星大小的測量,研究人員就能估計出它的密度,並由此對這個世界的構成進行最佳猜測。研究人員發現TOI 849 b的質量大約相當於40個地球,然而它的半徑只有地球的3.4倍。因此,它的密度必須非常大,說明它主要由鐵、岩石和水組成,而相對較輕的元素氫和氦的含量很少。
這很奇怪,因為像TOI 849 b這樣的天體,在行星形成過程中應該會積累大量的氫和氦。簡單地說,它應該是一個類似於我們太陽系中木星的氣態巨行星。根據缺乏預期的氣體、外星世界密集構成及其緊密的軌道等綜合因素,使得研究人員得出結論,TOI 849 b是一個暴露的行星核心。然後,研究小組試圖確定其中原因。為此,研究人員將他們的數據輸入了一個被稱為行星形成和演化的伯爾尼模型科學模型中。伯爾尼模型考慮到了一系列已知在行星發展和演化中至關重要的過程,例如已知它們凝聚而成的吸積盤行為,以及年輕的行星體如何在引力作用下相互影響。
有人提出了兩種可能的情況來解釋導致發現暴露核心的事件。一種可能是,該天體確實曾經與木星相似,隨後它的巨大氣體包層被耗盡。強烈的恆星輻射可能會從這顆氣態巨行星的表面剝離出大量的物質,將其轟入太空。然而,這並不能說明氣態巨行星大氣層的全部情況。還必須在遙遠的過去某個時候與另一個行星體發生過劇烈的碰撞,或者行星在經過太靠近母星的地方時被嚴重破壞。或者,TOI 849 b可能只是一顆失敗的氣態巨行星。