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為什么比地球稍大一點的行星那么罕見呢(比地球大的行星是什么星)

Time:2024-06-07 08:17:36 Read:200 作者:CEO

北京時間8月7日,據(jù)外媒報道,太陽形成后,其起源云留下的塵埃和氣體慢慢旋轉(zhuǎn),逐漸形成了我們今天看到的八大行星。小型巖質(zhì)行星靠近太陽,而巨大的氣態(tài)行星則漂浮在太陽系的遠(yuǎn)端。這個過程在銀河系中無數(shù)的恒星周圍不斷重復(fù),形成了許多大小不一的行星。不過,從目前的觀測來看,比地球稍大的行星非常罕見。

凌日系外行星勘測衛(wèi)星(TESS)是美國宇航局用來尋找行星的最新太空望遠(yuǎn)鏡。它已經(jīng)運營一年多了。盡管TESS記錄了越來越多的系外行星,但天文學(xué)家對于行星大小的困惑并沒有得到解決。 2017年,天文學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)行星大小存在神秘差距。這一差距表明,科學(xué)家需要一些新的想法來解釋行星是如何形成的,無論是在更廣闊的宇宙中還是在我們自己的太陽系中。

為什么比地球稍大一點的行星那么罕見呢(比地球大的行星是什么星)

自2018 年4 月發(fā)射以來,天文學(xué)家已利用TESS 發(fā)現(xiàn)了數(shù)百顆可能圍繞我們最近的恒星運行的行星,其中包括目前已確認(rèn)的24 顆。銀河系中似乎有許多較小的行星,尤其是那些體積是地球(或地球附近的其他行星)的兩到四倍的行星。然而,由于某種原因,半徑在地球半徑1.5到2倍之間的行星非常罕見。

這一范圍內(nèi)行星如此稀少的現(xiàn)象被稱為富爾頓間隙,以指出這一現(xiàn)象的論文的主要作者本杰明·富爾頓的名字命名。富爾頓間隙首先出現(xiàn)在開普勒太空望遠(yuǎn)鏡的觀測中。盡管TESS的統(tǒng)計數(shù)據(jù)中還沒有足夠的行星來證實或反駁富爾頓間隙,但這種趨勢仍在繼續(xù)。天文學(xué)家表示,富爾頓間隙可能不會消失。

一組研究人員報告說,他們發(fā)現(xiàn)了一個恒星系統(tǒng),富爾頓間隙兩側(cè)都有一顆行星。一顆是所謂的迷你海王星,半徑約為地球的2.6倍;另一個比地球稍小,大約是地球大小的90%。后者是TESS 記錄的第一顆近似地球大小的系外行星。

行星半徑中的富爾頓間隙可能是由行星形成的某些規(guī)律及其早期條件造成的。由于行星的大氣層占據(jù)了其半徑的很大一部分,因此圍繞大氣層可能發(fā)生的情況有很多猜測。一種可能性是逆向金發(fā)姑娘原理,即具有大氣層的中型巖石行星無法持續(xù)存在,或者行星足夠大以保留大氣層。如果行星的大小適中,那么它可能不夠大,并且會很快失去大氣層,這就像一場拔河比賽;夾在中間真的很難。

雖然一定程度的大氣損失是一個合理的猜測,但這只是三個常見想法之一。另一種理論認(rèn)為,富爾頓間隙直接源于行星形成,可能是由于恒星誕生時留下的氣體和塵埃的位置或成分所致。或者,正如第三種理論所表明的那樣,行星自身的冷卻過程可能會導(dǎo)致大氣蒸發(fā),這種效應(yīng)被稱為核心驅(qū)動的質(zhì)量損失,當(dāng)一定大小的行星從內(nèi)部向太空移動時就會發(fā)生這種情況。當(dāng)它們輻射熱量時,它們的大氣層被吹走,這可能導(dǎo)致它們落到半徑間隙的另一側(cè)。

富爾頓差距為新興統(tǒng)計模式增添了細(xì)節(jié)。在許多系外行星系統(tǒng)中,比如我們的太陽系,天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)較小的行星往往靠近其主恒星,而較大的行星則距離較遠(yuǎn)。前者與恒星之間的距離可能是其尺寸較小的原因之一。最初,它們可以像遙遠(yuǎn)的大行星一樣大,但在恒星熾熱的呼吸和紫外線輻射的影響下,它們失去了大氣層,因此損失了很多質(zhì)量。

科學(xué)家認(rèn)為火星可能經(jīng)歷過類似的事情。一開始,火星的大氣層比較厚,但一旦失去磁場的保護,太陽就會慢慢吹走它的大氣層。甚至地球大氣層也在失去部分氫。其中一些行星系統(tǒng)可能經(jīng)歷過更嚴(yán)重的事件。早期的歷史以及未來,科學(xué)家們都希望能夠看看它們的大氣層,也許這會給我們一些啟發(fā)。

至于這些系外行星的組成,天文學(xué)家仍然不確定其中大多數(shù)的內(nèi)部是什么樣的。最有爭議的是體積是地球兩到四倍的行星,被稱為超級地球,有時也被稱為迷你海王星。一些天文學(xué)家認(rèn)為它們是包裹在厚厚的氫大氣層中的巖石行星,而另一些天文學(xué)家則認(rèn)為它們被水包圍,無論是固體冰、液態(tài)水還是水蒸氣。

不久前,哈佛大學(xué)天文學(xué)家曾麗領(lǐng)導(dǎo)的團隊報告了計算機模擬的結(jié)果,表明這些常見的系外行星很可能是水世界。有些行星可能有多達(dá)50% 是水,而且這種水可以以各種奇異的形式出現(xiàn)。曾力表示,這種水可能一直都是液態(tài),或者存在于地表以下數(shù)千公里處,被壓縮成高壓冰的形式,類似于新發(fā)現(xiàn)的超離子冰。

這些高壓冰本質(zhì)上就像地球地幔深處的硅酸鹽巖石,在一些海洋中又熱又硬,深不可測。與我們的地球相比,它們是完全不同的世界。

這些超級地球或迷你海王星可能比我們太陽系中的行星更常見,而且宇宙中可能確實沒有像地球這樣的行星。然而,開普勒太空望遠(yuǎn)鏡花了近十年的時間才在其探測到的大量行星中找到模式,而TESS 才剛剛開始。開普勒研究天鵝座的一小塊天空,而TESS 將研究整個天空,其面積比開普勒的視野大400 倍。 TESS 將聚焦于離我們較近的明亮恒星,這將使地面望遠(yuǎn)鏡的后續(xù)觀測成為可能。

TESS 對遠(yuǎn)距離繞恒星運行的行星進行長期觀測的結(jié)果令人興奮。這些行星更難看到。 TESS 通過研究恒星亮度中光點的變化來探測行星的存在。遠(yuǎn)離主恒星的行星需要很長時間才能從其前面經(jīng)過,從而形成更容易捕獲的延伸光斑。它們的星光更加暗淡。毫無疑問,從這個角度對行星得出任何確定的結(jié)論將面臨巨大的挑戰(zhàn)。 (任天堂)

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