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比地球更适合居住行星

圖文 更新时间:2024-12-25 18:00:09

宇宙大了,什麼星都會有,你能把又軟又輕的棉花和一顆星球能聯系到一起嗎?

在2017年,天文學家發現一顆巨型系外行星WASP-107b,這是一顆炙熱的、像木星一樣的氣态巨星,距離它的母恒星,一顆橙矮星,僅僅900萬公裡,所以天文學家估計WASP-107b的溫度在1000攝氏度左右。

比地球更适合居住行星(密度最小的棉花糖)1

它的固體核心質量,遠低于木星和土星等巨行星周圍形成巨大氣體包層所需的質量,而且85%以上的質量都包含在氣體層中。通過徑向速度法,我們知道了WASP-107b的質量大約是木星的十分之一,或者說是地球的30倍,但它的體積和木星是差不多的。

這是我們目前已知密度最小的系外行星,而天體物理學家把這類行星叫做“超級泡芙”或者“棉花糖”行星。

什麼是“超級泡芙”行星

比地球更适合居住行星(密度最小的棉花糖)2

“超級泡芙”行星與别的行星最大的區别就是密度,他們的質量可以是地球質量的幾倍大,但星球上的氫大氣層或氦大氣層卻可以膨脹得像木星一樣,要知道,木星質量大約是地球的318倍。

通過哈勃太空望遠鏡,天文學家在開普勒51系統裡也發現了兩顆“超級泡芙”,開普勒-51b和51d,這個行星系統的主星是一顆類日恒星,距離地球2615光年,位于天鵝座方向。

天文學家發現兩顆行星的大小與木星相仿,質量比地球還低,而且密度都低于0.1g/cm^3,因為距離太遠,目前的工具無法檢測到他們的顔色,我們隻能自行想象。

比地球更适合居住行星(密度最小的棉花糖)3

對于它們的大氣層是怎麼維持的,天文學家百思不得其解。從他們在主星前方掠過時所呈現出來的光譜特征來看,它們的大氣中存在鹽晶雲層或者光化學煙霧,主要的成分是氫和氦,除此之外,他們還被一層濃厚的甲烷霧霾籠罩着,就像土衛六一樣。

那麼,是什麼環境和因素使“超級泡芙”行星誕生的?

“超級泡芙”行星的誕生

在行星形成的物理模型中是很難看到在距離恒星很近的地方形成一顆巨行星的,更别提還是低質量的行星了,因此“超級泡芙”行星應該是在距離恒星較遠的地方形成,然後随着時間的推移慢慢靠近主恒星。

比地球更适合居住行星(密度最小的棉花糖)4

這種靠近的過程叫做“積盤遷移”,行星先是從環繞在恒星周圍的一個扁平氣體塵埃積盤中形成,當一個大質量行星出現時,它的引力開始作用于積盤,同時積盤又反作用于行星,削減了它的旋轉能量。

于是行星開始向恒星靠近,這種内向的遷移隻有當行星靠近積盤内側邊緣的時候才會停止,最終積盤消失,剩下一顆大行星以近距離圍繞恒星旋轉。這可能就是“超級泡芙”行星的形成過程。

在對比了開普勒-51b和51d和其他行星的光譜數據後,研究人員發現,行星雲層和行星溫度存在一定的關聯性,行星的溫度越低,行星的雲層就越厚。

比地球更适合居住行星(密度最小的棉花糖)5

人們還發現,開普勒-51b和51d正在快速地失去質量,其中開普勒-51b每秒丢失的質量高達幾百億噸,天文學家估計,在幾十億年後,他們會變成“迷你海王星”。

據此可以推斷出,行星的“蓬松程度”似乎跟行星系統的年齡有關,我們的太陽系已經存在了50億年,而開普勒51系統,僅僅誕生了5億年。

但是這些都沒有解釋“超級泡芙”行星為什麼這麼輕,或許未來即将升空的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡能夠讓我們了解到,這些“超級泡芙”行星到底是由什麼構成的。

宇宙中的其他詭異行星

當然,宇宙太大了,和“超級泡芙”恒星一樣“詭異”的行星還有很多,比如冰火行星 LHS 3844b。

比地球更适合居住行星(密度最小的棉花糖)6

這是一顆距離我們地球48.6光年遠的岩石系外行星,它沒有大氣層,表面可能被黑暗的熔岩覆蓋,與主恒星是潮汐鎖定的關系,所以有一面永遠朝着主恒星,而這一面的溫度能達到800℃,另一面則低至-250℃。

也就是說,它的一面足以汽化岩石,另一面則接近絕對零度,這樣的環境使得朝向主恒星的那一面一直在發生着活躍的火山運動,這種景象,是在地球上想都不敢想的。

還有一顆被科學家命名為“潮濕的水世界”的行星GJ 1214b。它幾乎完全被水覆蓋,隻有很小部分的陸地,整顆星球都被厚厚的、潮濕的大氣層包裹的。

比地球更适合居住行星(密度最小的棉花糖)7

但它的海洋與我們地球上的海洋完全不同,因為這顆星球的蒸汽大氣和來自其核心的強大壓力,它的水會形成一種被稱為“冰七”的熱冰,這種冰塊具有奇怪的稠度,科學家認為這顆星球肯定不适合生命生存。

此外,它離主恒星非常近,隻有200萬公裡的距離,這使得它的表面溫度高達200攝氏度。

TrES-2b也很古怪,這是一顆距離地球750光年遠的行星,它最大的特征就是比炭還黑,是人類迄今為止發現的最暗的行星,其他行星隻反射少量光線,而這顆行星隻反射主恒星光線的1%,看起來就像一個黑洞一樣。

比地球更适合居住行星(密度最小的棉花糖)8

一開始科學家們還以為是測量和計算錯誤,但檢查後發現測量數據都是正确的,這種情況下隻能靠假設了,有人認為這種黑色是由于大量氣态鈉和氧化钛的存在,也有人認為是缺少了氨雲。

就我們目前掌握的知識來看,宇宙是無邊無際的,科學家和天文學家們總能發現很多新的天體,震驚于它們的獨特性和不尋常。

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