多颗似乎正在缩小的系外行星的发现似乎解决了行星演化中的“缺失环节”。
人们发现四颗靠近恒星的迷你海王星正在以与最终完全消失一致的速度泄漏大气层。 这表明这些世界最终将缩小为类地行星,大约是地球大小的行星? 而且,他们这样做也是明星的错。
尽管科学家们长期以来一直认为这两种类型的系外行星是有联系的,但迷你海王星失去大气层的途径尚不清楚。
虽然其他机制可能仍在发挥作用,但新发现的缩小世界表明,通过恒星辐射进行剥离是一种主要机制。
银河系是一个巨大而多样化的地方,迄今为止已发现的许多类型的系外行星与我们在太阳系中发现的行星非常不同。 其中之一是迷你海王星? 开普勒任务探测到的最常见的世界,但值得注意的是,在我们银河系的小角落里并不存在。
这些世界的质量比地球大,比海王星小,但仍然笼罩在类似海王星的厚厚的氢和氦大气层中。 有趣的是,这些系外行星的半径似乎不小于地球半径的两倍左右。
超级地球是下一个类别,系外行星的半径为地球的 1 到 1.5 倍。 在大约 1.5 到 2 个地球半径之间,存在一个奇怪的间隙,其中系外行星极其稀少。 这被称为。
科学家认为,这种差距的存在是因为,在超过某个临界极限时,系外行星有足够的质量来保留大量的原始大气,从而使它们的尺寸膨胀,使它们属于迷你海王星的类别。 另一方面,超级地球没有足够的质量,要么失去了原始大气,要么从一开始就没有。
下一个问题是,如果这些系外行星一开始就有原始大气,它们是如何迷失的?
一种潜在的途径,称为核心驱动的质量损失,是行星形成过程中产生的内部热量,其中引力结合能转化为热量,喷射出原始大气。 另一种称为光蒸发,年轻恒星发出的强烈 X 射线和紫外线照射会剥离系外行星的大气层。
确定哪种情况导致迷你海王星转变为超级地球需要观察泄漏的系外行星,并确定它们失去质量的速度。
这让我们回到加州理工学院(加州理工学院)天文学家迈克尔·张领导的研究小组发表的一篇新论文。 他们利用光谱学研究了附近四个年轻的小型海王星的大气层橙矮星,以确定这些系外行星向太空泄漏氦气的速率。
这四个迷你海王星包括一个叫做你560b,其半径是地球半径的2.8倍,其分析由张和他的同事发表今年早些时候。
另外三个是新的:TOI 1430.01,大小是地球的 2.1 倍; TOI 1683.01,是地球大小的2.3倍; 和 TOI 2076b,其大小是地球的 2.52 倍。
研究小组发现,所有四颗行星都有大量氦气外流,其速率与光蒸发一致,而不是核心驱动的质量损失。 此外,研究小组发现,这种损失率足以在短短几亿年内剥夺这些系外行星的大气层? 在宇宙背景下这是一个相当短的时间尺度。
研究小组表示,他们的发现表明,大多数围绕类太阳恒星运行的迷你海王星可能会通过光蒸发变成超级地球。
“我们的结论是,许多(如果不是全部)这些行星将失去富含氢的包层并成为超级地球,”张和同事说在他们的论文中写下,等待着。
“我们的结果表明,大多数绕类太阳恒星运行的迷你海王星都具有原始大气层,光蒸发是剥离这些大气层并将这些行星转变为超级地球的有效机制。”
该研究已提交至天文杂志,并且可以在arXiv。