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奇异棉花糖行星被发现 可以浮在水上

漫步宇宙 2018-07-30 21:29:32 阅读:次

开普勒太空望远镜发现两颗奇异系外行星,密度与棉花糖相当,环绕一颗5亿岁的年轻恒星运行。这两颗行星被命名为“开普勒-51b”和“开普勒-51d”。它们的体积直追气态巨行星,但质量不到地球的10倍。

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系外行星艺术概念图,拥有膨胀的大气层

美国宇航局的开普勒望远镜发现两颗密度与棉花糖相当的系外行星——开普勒-51b和开普勒-51d。它们拥有膨胀的大气层,半径与气态巨行星相当,但质量不到地球的10倍。两颗行星环绕一颗只有5亿岁的年轻恒星运行。借助宇航局的哈勃太空望远镜,科学家对开普勒-51b和开普勒-51d进行了进一步研究。

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开普勒太空望远镜

观测结果表明它们的大气层很可能存在一个在高空延伸的雾层。膨胀大气层意味着开普勒-51b和开普勒-51d是一种非:奔?南低庑行,也就是所谓的“超蓬松型”。科罗拉多大学博尔德分校研究生杰西卡·罗伯茨表示:“它们是迄今为止发现的密度最低的系外行星。”在丹佛举行的第232届美国天文学会会议上,罗伯茨公布了初步研究结果。

蓬松版“泰坦”

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KELT-9b,迄今为止发现的温度最高的行星

2011年,开普勒望远镜发现一颗低密度行星环绕年轻恒星开普勒-51运行。随后进行的研究证实这颗行星有两个兄弟,三兄弟都拥有膨胀的大气层。最初结果显示它们的密度都很低。超蓬松行星的发现引起了博尔德分校博士生导师扎乔利·贝尔塔-汤普森的注意。他认为与环绕其它行星的稳固大气层相比,研究膨胀大气层的难度要小得多。

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开普勒-90恒星系统的第八颗行星

贝尔塔-汤普森与其他科学家组队,借助哈勃望远镜对51b和51d进行研究。在51b和51d在母星和地球之间穿过时,他们对两颗行星大气层的化学特征进行了分析。51c处在开普勒-51系统的边缘,一直把大气层“藏起来”,因此并不是这项新研究的一部分。

研究人员发现两颗行星产生的信号暗示它们的大气层由气溶胶主导。这些气溶胶可以由大规模云堤形成,也可能是存在环行星薄雾的证据。罗伯茨说:“我们认为最有可能的情况是,我们正与某种类型的云凝结打交道。我们面对的可能是某种光化学雾,只是不知道它的构成。”

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系外行星OGLE-2016-BLG-1195Lb

一个地球大小的冰球

在太阳系,土星的最大卫星——土卫六“泰坦”是唯一一颗大气层由烃类雾层主导的天体,其大气层中的烃类最有可能是甲烷和乙烷。对“泰坦”进行研究有助于科学家揭示超蓬松行星51b和51d的大气特征。形象地说,它们拥有加长版的雾层。罗伯茨说:“我们面对的可能是真正意义上的蓬松版‘泰坦’。”

棉花糖行星

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GJ 273恒星系统有两颗行星

其中一颗可能处在适居区

上中学的时候,我们都学过如何计算一个物体的密度。密度等于质量处以体积,行星的体积由半径决定。哈勃望远镜的精确测量数据帮助科学家进一步缩小系外行星的质量范围。为了确定行星的半径,科学家将它们的体积与母星的体积进行比较。通过对开普勒-51的观测数据进行再分析,罗伯茨和她的同事得出一个更精确的半径值。

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系外行星Ross 128b距地球11光年

迄今为止发现的距地球最近的适居区行星

开普勒-51b的质量是地球的2倍,半径是地球的7倍,每45天环绕母星运行一周。开普勒-51d的公转周期为130天,体积更大一些。它的质量是地球的7.5倍,半径接近地球的10倍。开普勒-51c的公转周期为85天,半径是地球的4倍。借助最新的质量和半径数据,研究人员计算出51b和51d的密度范围——每立方厘米0.03克到0.06克之间。这一密度只有土星的十分之一。土星是太阳系内密度最低的行星。如果你能找到一个足够大的浴缸并盛满,把这两颗行星放在浴缸里,它们完全可以漂在水面上。

因为年轻 所以蓬松

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TRAPPIST-1恒星系统

开普勒-51b和51d为何拥有如此低的密度?罗伯茨认为“年轻”可能是一个关键因素。行星由尘:脱沂?欢暇奂??。当岩核拥有足够大的质量,它的引力会拖住较轻的气体,形成大气层。模型显示这两颗超蓬松行星在开普勒-51系统的雪线外形成。(雪线是中央恒星周围的一条假想边界,气体的温度足够低,能够凝结成冰。)随着时间的推移,它们开始向内侧迁移,最终进入当前的轨道。由于它们进一步靠近温暖的母星,冰开始融化并形成一个不断膨胀的大气层。

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拥有7颗行星的TRAPPIST-1恒星系统

其中有3颗允许液态水存在

形成之初,行星因对撞温度较高,后随着时间推移逐渐冷却,导致物质收缩。与此同时,恒星风剥离掉部分大气层。模型显示在未来50亿年——年龄略大于当前的地球——51b将演化成一颗酷似海王星的行星。由于距母星较远,被剥离的大气较少,51d将变成一颗古怪的星球。

几十亿年后,我们将看到这些行星的个头‘缩水’。假设它们拥有岩石地表,如果你站在其中一颗超蓬松行星上,你将感受到超乎寻常的大气压。相比之下,漂浮在高空大气层是一个更明智的选择,因为那里的气压更低。科学家指出幼年时的地球可能也拥有膨胀的大气层,但很快就消失踪影。罗伯茨等人计划在今年夏末发表他们的研究论文。

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