巖漿光線(巖漿占地球多少)
原標(biāo)題:200光年外的巖漿世界!直徑是地球的1.79倍,是最大的超級(jí)地球
在太陽系中,八顆行星可以分為兩類:氣體行星和巖石行星。氣體行星中半徑最小的是海王星,約為24,764公里;巖石行星中最大的是地球,半徑為6,378公里。兩者相差約3.86倍。
看起來比海王星大的都是氣態(tài)行星,比地球小的都是巖石行星。然而地球和海王星的半徑差距巨大,那么介于兩者之間的行星都屬于哪些行星呢?
隨著天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)系外行星,答案似乎越來越清晰。果然,即使在太陽系之外,巨行星也以氫和氦元素為主,較小的行星也有固體表面。
但是,雖然天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了半徑在地球和海王星之間的系外行星,但他們只是稍微縮小了這一差距,而不是完全填補(bǔ)它。前幾天我們剛剛介紹過,系外行星的半徑一般小于地球半徑的1.4倍,或者大于地球半徑的2.5倍。兩者之間的系外行星很少。尤其是在靠近恒星的地方,半徑為地球半徑1.8倍的系外行星被發(fā)現(xiàn)的頻率較低。這種現(xiàn)象被稱為“半徑峽谷”。
天文學(xué)家提出了一些理論來解釋這一現(xiàn)象,其中一個(gè)比較主流:如果一顆系外行星達(dá)到一定大小(以地球半徑的2.5倍為例),它的質(zhì)量就大到足以束縛大量的物質(zhì)。氣氛;該行星的巖體不夠大(例如,地球半徑的1.4倍)。即使它曾經(jīng)擁有厚厚的大氣層,使其半徑足夠大(例如,地球半徑的1.8倍),大氣層仍然會(huì)被吹走,使其半徑仍然以巖體為主。
因此,只有足夠幸運(yùn),我們才能在相對(duì)較小的行星失去所有大氣層之前發(fā)現(xiàn)它們。根據(jù)上述理論,一顆半徑在地球1.4到2.5倍之間的行星應(yīng)該擁有與地球相似的巖石質(zhì)量,并且擁有非常厚的以氫和氦為主的大氣層。
最近,天文學(xué)家居然發(fā)現(xiàn)了一顆半徑在這個(gè)范圍內(nèi)的系外行星。按理說,他們應(yīng)該回答了很多問題。事實(shí)上,相反,這個(gè)星球看起來更加詭異。
這顆系外行星被稱為TOI-1075b,距離地球約200光年。它是由美國(guó)宇航局凌日系外行星勘測(cè)(TESS)衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)的,這意味著當(dāng)它經(jīng)過主恒星和地球之間時(shí),會(huì)短暫降低主恒星的亮度。天文學(xué)家就是這樣發(fā)現(xiàn)它的。通過其他方面的觀察,可以證實(shí)它的存在。
凌日法的優(yōu)點(diǎn)之一是可以根據(jù)恒星亮度的規(guī)律變化來確定系外行星的軌道周期。不僅如此,根據(jù)恒星亮度的變化幅度,天文學(xué)家還可以確定系外行星的半徑。
結(jié)果顯示,TOI-1075b的軌道周期僅為14.5小時(shí),這意味著這里的一年比地球上的一天還短!毫無疑問,它距離其主恒星非常近。此外,它的半徑約為地球半徑的1.72倍,正好落在半徑峽谷內(nèi)。
長(zhǎng)期研究超級(jí)地球的麻省理工學(xué)院天文學(xué)家扎赫拉·埃薩克(ZahraEssack)注意到了這顆行星的特殊特征,并對(duì)它非常感興趣,于是她展開了進(jìn)一步的研究。她需要了解的第一件事是TOI-1075b的質(zhì)量,這對(duì)于我們了解其本質(zhì)至關(guān)重要。
測(cè)量系外行星的質(zhì)量并不是很困難,所使用的原理是萬有引力定律。行星和恒星之間存在引力相互作用。看起來行星繞著恒星運(yùn)行,但恒星也會(huì)被行星的引力拖拽,引起輕微的抖動(dòng)。這種抖動(dòng)非常輕微,很難通過直接觀察獲得。相反,它需要使用恒星的光譜變化來計(jì)算。
我們知道,重力與質(zhì)量的平方成反比。因此,除了獲得恒星的抖動(dòng)幅度,比較行星的軌道外,我們還可以知道兩個(gè)天體的質(zhì)量比。接下來,只需知道恒星的質(zhì)量即可。
TOI-1075是一顆橙矮星,質(zhì)量為太陽的60%。經(jīng)計(jì)算,TOI-1075b的質(zhì)量是地球的9.95倍。埃薩克等人的進(jìn)一步觀測(cè)更新了該行星的半徑,約為地球的1.791倍。
根據(jù)行星的半徑和質(zhì)量,可以計(jì)算出其密度。令人驚訝的是,它的密度達(dá)到了每立方厘米9.32克。毫無疑問,這個(gè)密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過木星等氣體行星(1.33克/立方厘米),可以確定它是一顆巖石行星。不僅如此,它的密度遠(yuǎn)高于太陽系密度最大的地方地球(5.51克每立方厘米)!
根據(jù)之前的理論,這顆行星應(yīng)該像氣體行星一樣擁有比較厚重的氫氦大氣層。但這顆行星距離其主恒星太近,氣體很容易被吹走,所以它不應(yīng)該有這樣的大氣層。請(qǐng)注意,我們談?wù)摰氖菦]有厚厚的氫和氦大氣層,而不是它根本沒有大氣層。事實(shí)上,它的表面很可能是一個(gè)非常奇怪的世界。
研究人員認(rèn)為,由于TOI-1075b距離主星如此之近,其表面應(yīng)該非常熱,以至于表面裸露的巖石已經(jīng)融化。換句話說,這顆行星的表面可能有一片巖漿海洋在流動(dòng)!而且在高溫的影響下,部分巖漿甚至?xí)舭l(fā)到空氣中,所以應(yīng)該有大氣層。然而,氣體的成分取決于行星巖石的成分,因此它最有可能富含硅酸鹽和金屬??植赖臍夥?。
還有一種較小的可能性是,它仍然保留著含有氫、氦和二氧化碳的大氣層,但這部分大氣層非常稀薄。
以上都是天文學(xué)家根據(jù)目前的數(shù)據(jù)推測(cè)的結(jié)果,未來還需要更多的觀測(cè)來證明。幸運(yùn)的是,天文學(xué)家現(xiàn)在擁有做到這一點(diǎn)的工具:美國(guó)宇航局的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡。它可以進(jìn)行光譜分析,幫助我們了解TOI-1075b是否有大氣層及其成分。
即使沒有大氣層,這顆行星也不會(huì)讓我們失望,它可以幫助天文學(xué)家了解這樣一個(gè)超級(jí)地球是如何失去大氣層的。返回搜狐查看更多
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