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为什么半径为地球的1.5倍至2倍的行星很少见?天文学家很困惑_科

发布日期:2020-09-28 07:04   来源:未知   阅读:

Zeng说这些超级地球或迷你海王星可能比我们太阳系的行星更常见,而且可能确实没有像家一样的地方。但德拉戈米尔更加谨慎。她指出,开普勒已经有近十年的时间来挑选其行星聚宝盆中的模式,但是TESS刚刚开始。虽然开普勒在天鹅座中研究了一小片天空,但TESS将调查整个天空,这个区域比开普勒的视野大400倍。TESS将专注于明亮的附近恒星,这些恒星可以用地面望远镜进行后续观测。

她说,在这一点上得出关于哪种类型的行星不会形成和不形成的确切结论,就像在看干草堆的百分之一。

麻省理工学院的天文学家SaraSeager表示,虽然某种气氛损失是一种合理的猜测,但它只是三种一般观念中的一种,他是TESS任务的副科学主任。另一种理论认为,这种差距直接来自行星的起源,可能是因为恒星诞生时留下的气体和尘埃的位置或构成。或者,正如第三种理论所提出的,行星自身的冷却过程可能会导致它们的大气层蒸发,这种效应被称为“核心动力质量损失”。加州大学洛杉矶分校的AkashGupta和HilkeSchlichting在研究中证明了这一点。去年,当某些尺寸的行星从内部向太空辐射热量时,它们的大气层被吹走,这可能会将它们送到半径间隙的另一侧。

自2018年4月发射以来,天文学家使用TESS在最近的恒星周围找到了数百个可能的行星,其中包括迄今已确认的24个。这个星系似乎拥有许多小行星,尤其是地球大小的两到四倍。但由于某种原因,半径为地球的1.5倍至2倍的行星很少见。

“这些高压冰基本上就像地球深层地幔中的硅酸盐岩一样,又热又硬,”Zeng在一封电子邮件中写道。“这些海洋是深不可测的,无底的。与我们自己的地球相比,它们是不同的世界。“

一个可能的解释是逆向金发世界的情景,其中具有大气的中型岩石行星不能持久。

美国宇航局的开普勒和TESS太空望远镜共同编目了近4000颗行星。在太阳形成后,它的起源云所遗留下来的尘埃和气体慢慢地旋转成今天的八颗行星。小而多的岩石紧贴着太阳。巨大的气体世界漂浮在这个系统里。在银河系中无数的恒星周围,类似的过程不断重复,形成了大量大小不一的行星??显然,除了比地球稍大一点的行星。

这一差距为新兴统计模式增添了细节。在许多系外行星系统中,就像在我们自己的后院一样,天文学家发现较小的世界往往靠近它们的主星运行,更大的行星更远。Seager说,小行星靠近它们的恒星可能是它们很小的一个原因。它们可能像他们远方的兄弟一样开始变大,但却失去了他们的气氛,从而失去了它们恒星的灼热和紫外线辐射。

“其中一些系统可能会有更严重的早期历史,”她说。“将来我们希望看看大气层,也许这会给我们一些洞察力。”

虽然美国宇航局最新的行星搜寻望远镜凌日系外行星勘测卫星(TESS)稳定地记录了更多的系外行星,但2017年首次发现的它们大小上的一个神秘差距一直存在。这一差距表明,无论是在更广阔的宇宙中,还是在我们的银河系,科学家们都需要一些新的想法来解释行星是如何形成的。

上个月,由现在哈佛大学的Seager学生李曾领导的天文学家报告说,计算机模拟的结果表明这些普通的行星是水世界。有些可能高达50%的水,这将有各种异国情调。Zeng说,水可能一直向下流动,或被压缩成高压冰,例如在地表以下数千公里处新发现的称为“超级冰”的相。

德拉戈米尔正在等待TESS长距离观测行星,这些行星在远距离环绕恒星运行。由于简单的几何形状,这些世界更难以看到。TESS通过研究恒星亮度中的光点来检测行星的存在,这表明在它前面经过了一些东西。行星在远离它们的恒星的轨道上运行需要很长时间才能在前方穿过,形成一个更难以拾取的延长的光点,并且它们使星光变暗。

对于各种系外行星的化妆,Seager说天文学家还不能说出他们大多数人都喜欢里面的东西。但人们正在努力。行星地球大小的两到四倍,绰号超级地球,或有时迷你海王星,尤其受到争议。一些天文学家认为它们是在厚厚的氢气气氛中笼罩的岩石球,而另一些则认为它们被笼罩在水中,无论是固体,液体还是蒸汽。

德拉戈米尔说,半径差距表明了行星形成的可能规律,以及它们早期的情况。由于行星的大气层可以构成其半径的很大一部分,许多想法都围绕着该大气层可能发生的情况。德拉戈米尔说,一种可能性是反向金发姑娘假说,即具有大气层的中型岩质行星无法持续存在。她说:“要么你的体积足够大,可以留住大气层,要么如果你的体积适中,那么你可能不够大,很快就会失去大气层。”“这就像一场拔河比赛;要保持中立真的很难。”

科学家认为这样的事情发生在火星上。它开始的时候气氛较厚,但是一旦它失去了保护磁场,太阳就可以自由地慢慢地将气氛吹走了。Seager说,即使地球仍然失去一些氢壳。

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