研究發現具有蓬鬆大氣的系外行星失去大氣層並成為超級地球
天文學家在其他一些恆星周圍發現的是我們太陽系中沒有的罕見的行星類型。它不是太大,也不是太小,而是適合在地球的半徑和海王星的半徑之間。在這個範圍的底部是密集的”超級地球”,比地球略大。在這個範圍的頂端是更膨大的所謂”迷你海王星”,它們的半徑只有海王星的一小部分。
天文學家們正在對這些”缺失環節”的行星是如何形成的進行複雜的描述。顯然,迷你海王星一開始是海王星的更小、更密集的版本。但是來自行星宿主恆星的輻射加熱了它們的氫/氦大氣,然後像熱氣球一樣逃到太空中。行星進入了一種崩潰的狀態,失去了大量的質量,直到只剩下一個緻密的岩石核心,它仍然比地球大,並可能保留了一層薄薄的大氣層。
現在,天文學家已經確定了兩個不同的”迷你海王星”行星的案例,它們正在失去其浮腫的大氣層,並可能轉變為超級地球。來自這些行星的恆星的輻射正在剝去它們的大氣層,促使熱氣像一鍋沸水中的蒸汽一樣逸出。這些新發現有助於描繪出像這樣的異國世界是如何形成和演變的,並有助於解釋在其他恆星周圍行星大小分佈中一個奇怪的差距。
迷你海王星是太陽系中海王星的更小、更密集的版本,並被認為是由被厚厚的氣體毯包圍的大型岩石核心組成。在新的研究中,一個天文學家小組利用美國宇航局的哈勃太空望遠鏡觀察了兩顆環繞HD 63433的迷你海王星,這顆恆星位於73光年之外。他們還利用夏威夷的WM Keck天文台來研究位於103光年外的名為TOI 560的恆星系統中的兩顆迷你海王星中的一顆。
他們的研究結果顯示,大氣中的氣體正從TOI 560中最裡面的小海王星(稱為TOI 560.01,也被稱為HD 73583b)和HD 63433中最外面的小海王星(稱為HD 63433c)中逸出。這表明,它們可能正在變成超級地球。
自從1990年代中期發現第一顆圍繞類太陽恆星運行的系外行星以來,已經發現了數以千計的其他系外行星。其中許多都是在靠近其恆星的地方運行,而較小的岩質行星一般分為兩類:小海王星和超級地球。超級地球的大小是地球的1.6倍(偶爾也會大到地球的1.75倍),而迷你海王星的大小是地球的2到4倍。這些類型的行星在我們的太陽系中沒有發現。事實上,在其他恆星周圍很少檢測到大小在這兩個範圍之間的行星。
對這種大小差距的一個可能的解釋是,迷你海王星正在轉變為超級地球。據推測,小海王星被由氫和氦組成的原始大氣層包裹著。氫和氦是中心恆星形成時留下的,而中心恆星是從氣體雲中誕生的。如果一顆小海王星足夠小,並且離它的恆星足夠近,那麼恆星的X射線和紫外線輻射可以在數億年的時間裡剝去它的原始大氣層,科學家們這樣推測。這將留下一個直徑小得多的岩石超級地球,並且從理論上講,它仍然可以保留一個類似於我們地球周圍相對稀薄的大氣層。