一個國際研究小組，包括來自聯合國政府間海洋學研究所（UNIGE）、聯合國國際生物技術研究所（UNIBE）和行星科學研究所（PlanetS）的科學家，證明了亞海王星屬於兩個不同的種群，從而解決了科學界的一場爭論。由NCCR PlanetS、日內瓦大學和伯爾尼大學參與的最新研究發現，根據測量質量的方法，亞海王星有兩個不同的群體–密度大的和密度小的，其差異不是由於偏差，而是實際的物理差異。

這項研究提出，密度的這些變化可能與行星是否處於共振系統有關，密度較低的行星通常會因為過去的災難性事件（如碰撞）而被發現處於這種配置中。

銀河系中的大多數恆星都孕育著行星，其中海王星以下的行星–大小介於地球和海王星之間的行星最為常見。然而，計算它們的密度給科學家帶來了挑戰。根據測量它們質量的方法，會出現兩類不同的行星：一類是密度較大的行星，另一類是密度較小的行星。

這是觀測偏差造成的，還是存在兩個不同的亞海王星群體？天文學家最近的工作證明了後者的存在。更

系外行星在我們的銀河系中比比皆是。最常見的是那些介於地球半徑（約6400千米）和海王星半徑（約25000千米）之間的行星，被稱為”亞海王星”。據估計，30%到50%的類太陽恆星至少含有一顆這樣的行星。

計算這些行星的密度是一項科學挑戰。要估算它們的密度，我們必須先測量它們的質量和半徑。問題：以TTV（凌日-時間變化）法測量質量的行星，其密度要小於以徑向速度法（另一種可能的測量方法）測量質量的行星。

“TTV方法涉及測量凌日時間的變化。同一星系中行星之間的引力相互作用會稍微改變行星從恆星前方經過的時刻，”該研究的合著者、UNIGE 理學院天文學系的科學合作者Jean- Baptiste Delisle 解釋。 “另一方面，徑向速度法涉及測量恆星的速度因其周圍存在行星而產生的變化。”

由來自NCCR PlanetS、UNIGE 和UNIBE 的科學家領導的一個國際小組發表了一項研究，解釋了這一現象。這不是由於選擇或觀測偏差，而是由於物理原因。 “以TTV方法測量到的大多數系統都處於共振狀態，”研究的主要作者、法國工程師學院理學院天文學系助理教授Adrien Leleu解釋。

當兩顆行星的軌道周期之比為一個有理數時，它們就處於共振狀態。例如，當一顆行星繞著恆星運行兩個軌道時，另一顆行星正好運行一個軌道。如果幾顆行星處於共振狀態，就會形成拉普拉斯共振鏈。 “因此，我們想知道密度與行星系統的共振軌道配置之間是否存在內在聯繫。”

為了建立密度與共振之間的聯繫，天文學家首先必須嚴格挑選行星系統進行統計分析，以排除數據中的任何偏差。例如，在凌日中探測到一顆大而低質量的行星需要更多的時間才能從徑向速度中探測到。這就增加了在該行星在徑向速度數據中顯現出來之前，也就是在估算出其質量之前中斷觀測的風險。

“這種選擇過程會導致文獻中出現偏差，即用徑向速度法描述的行星的質量和密度會偏高。”Adrien Leleu 解釋說：”由於我們無法測量它們的質量，密度較低的行星將被排除在我們的分析之外。

資料清理工作完成後，天文學家透過統計檢定確定，無論採用何種方法確定海王星的質量，共振系統中的亞海王星密度都低於非共振系統中的亞海王星密度。

科學家對這種關聯提出了幾種可能的解釋，包括行星系統的形成過程。研究的主要假設是，所有行星系統在其存在的最初時刻都會向共振鏈狀態靠攏，但只有5%保持穩定。其他95% 則變得不穩定。然後，共振鏈斷裂，產生一系列”災難”，如行星之間的碰撞，行星融合在一起，增加了密度，然後穩定在非共振軌道上。

「這個過程產生了兩種截然不同的亞海王星群：密度大的和密度小的。過去二十年來，我們在伯爾尼建立的行星系統形成和演化的數字模型正是再現了這一趨勢：處於共振狀態的行星密度較低。研究所太空研究與行星科學部（WP）教授、空間與宜居性中心聯合主任兼該研究報告的共同作者揚-阿利伯特（Yann Alibert）總結道。

編譯自/ ScitechDaily