所有行星系统都与太阳系相同?不!请看这颗热木星!
神秘行星怎样形成?年轻的巨星为我们提供研究线索
【所有行星系统都与太阳系相同?不!请看这颗热木星!】木星大小的行星 , 公转轨道距离其母恒星非常近 , 这颠覆了以往关于巨行星形成的旧有观念 。 寻找并研究这类行星中的年轻成员 , 可以帮助我们解决很多关键问题 。
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在人类历史的大部分时间里 , 我们对于行星形成及演化的了解 , 都是基于太阳系中的八(或九)颗行星 。 但在过去25年中 , 4000多颗系外行星的发现,给我们提供了更多的研究方向 。
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在这些新发现的遥远星球中 , 最引人关注的 , 是一类被称为热木星的系外行星 。 这些以气体为主的行星 , 大小类似木星 , 运行轨道非常靠近其母恒星 , 公转周期仅18小时 。 而在我们太阳系中 , 情况完全不同:距离太阳最近的行星是由岩石构成 , 公转轨道也比之更远 。 我们对于热木星的疑问 , 就像其体型一样大:它们是在离恒星很近的地方形成的吗?或者 , 是先在较远的地方形成 , 再向内迁移的吗?如果这些巨星真的迁移过 , 那能以此类推 , 揭示出我们太阳系中行星的历史吗?
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为了回答以上问题 , 科学家们需要在这些热巨星的形成早期 , 观测它们 。 近来 , 《天文学杂志》的一项新研究 , 报告了对系外行星HIP67522b的观测成果:它可能是迄今为止 , 人类发现的最年轻的热木星 。 它围绕着一颗已知的年龄大约在1700万年的恒星公转 。 这意味着 , 它的年龄 , 大概比其年轻几百万年 。 然而之前大多数已知的热木星 , 年龄都超过10亿年 。 这颗热木星 , 公转周期为7天 , 它围绕运转的恒星与我们的太阳非常相似 。 HIP67522b距离地球仅490光年 , 约为地球直径的10倍 , 接近木星直径 。 它的体积 , 表明了它是一颗以气体为主的行星 。
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美国航空航天局的“凌星系外行星勘测卫星(TESS)”把HIP67522b确定为我们正想要寻找的这种热木星 。 该勘测卫星 , 通过“凌星法”来探测行星:科学家们发现 , 当一颗恒星的亮度出现小幅降低时 , 说明有围绕其运行的行星 , 从观测者和恒星之间通过 。 但年轻恒星的表面 , 常常有大量暗斑——星斑 。 (太阳上的星斑 , 也被称为太阳黑子)——观测者很可能把这些星斑与凌星的行星搞混淆 。 不过 , 根据美国航空航天局的斯皮策空间望远镜(已退役)的数据 , 科学家们证实:观测到的亮度改变信息 , 确是来自一颗行星(即HIP67522b) , 而不是恒星星斑 。 (当然 , 有其它一些探测系外行星的方法 , 曾提供一些迹象表示:可能存在更年轻的热木星 , 但都没有得到证实 。 )
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这一发现 , 让我们有可能寻找到更多年轻的热木星 , 并可能更深入地了解到:行星如何在宇宙中形成的——即使 , 我们只待在地球上的屋子里研究 。
领导这项研究的 , 是得克萨斯大学奥斯汀分校的系外行星科学家 , 艾伦.里祖托 。 他表示:“我们可以通过研究太阳系行星 , 和其它围绕太阳运行的物体 , 来了解太阳系及其演化过程 。 但 , 除非人类去寻找系外行星 , 否则 , 我们永远不会知道我们的太阳系有多独特 , 或有多普通 。 系外行星科学家们正在研究:我们的太阳系是如何为宇宙中行星形成 , 提供条件的?”
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迁移的巨星?
热木星是如何变成非常接近其母恒星的呢?关于这个问题 , 科学界有三种主要的推测 。 其中一种推测是:它就在那里形成并保持原地不动 。 但实在很难想象 , 行星能在如此恶劣的环境中形成:母恒星炽热的极端高温 , 使得大部分行星物质蒸发掉;而且 , 年轻的母恒星 , 常剧烈爆发 , 并伴随恒星风暴 , 几乎任何它周围新形成的行星 , 都会消失在萌芽初期 。
事实上 , 更科学的解释只能是:气态巨行星在被称为“雪线”的边界之外 , 距离其母恒星较远的地方 , 萌生、演变、壮大 。 那里的温度足够冷 , 能够形成冰和其它固体物质 。 类似木星的行星 , 几乎全部由气体组成 , 但是它们有固态的内核 。 这些固态内核在“雪线”边界之外 , 更容易形成 。 在那里 , 冰冻物质可以像滚雪球一样 , 逐步凝结粘聚成团状 。
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