580光年外,天文学家发现极端热木星,密度低到离谱


580光年外,天文学家发现极端热木星,密度低到离谱


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580光年外,天文学家发现极端热木星,密度低到离谱


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580光年外,天文学家发现极端热木星,密度低到离谱


在人类已知的行星中 , 按照形态可以大致分为两类——气体行星和岩石行星 。

顾名思义 , 岩石行星就是拥有固态表面的天体 , 比如太阳系的水星、金星、地球和火星;气体行星指的是不以固体成分为主体的行星 , 比如木星、土星、天王星和海王星 。 在宇宙中 , 系外行星也都属于这两类 , 目前没有液体或其他类型的行星被发现 。
虽然名叫气体行星 , 但它们并非全部的结构都是气体 。 虽然它们主要由氢和氦构成 , 但在极其浓厚的大气层下方 , 这些原本是气体的物质就会被压缩成液体 。 再往核心处看 , 氢甚至已经被挤压成了离子 , 这里的密度也非常高 。 因此 , 气体行星是不可能利用飞行器穿越的 , 而且由于内部的特殊结构 , 它们的密度也远高于正常的气体密度 。

以木星为例 , 它的体积是地球的1316倍 , 质量是地球的318倍 , 算下来其密度大约是每立方厘米1.33克 , 其实是比常态的水还要重的 。 太阳系内密度最小的行星是土星 , 仅有0.687克/立方厘米 。 也就是说 , 如果有足够大的海洋 , 把整个太阳系扔进去 , 只有土星能漂起来 。
然而 , 如果把土星和一颗名叫TOI-3757b的系外行星相比 , 它的密度就小巫见大巫了 。
TOI-3757b位于距离我们580光年的御夫座方向 , 是美国宇航局的TESS卫星利用凌星法发现的 。 通过它对宿主恒星的影响 , 天文学家可以判断它的质量和体积 。 研究表明 , 它的体积比木星还要巨大 , 但质量仅有地球的85倍 , 还不如土星 。 这么算下来 , 它的密度竟然只有每立方厘米0.27克!

这个密度不仅仅是“小”那么简单 , 而且还突破了天文学家的理论!
根据观测 , 它围绕宿主恒星公转一圈只需要3.43个地球日 , 这意味着它和恒星之间离得非常近 。 而且它的宿主恒星是一颗红矮星 , 辐射非常强 , 按理说早就应该把它的气体吹散了 , 或者说它根本就不应该存在于这里 。
卡内基科学研究所地球和行星实验室的行星天文学家Shubham Kanodia提出了两点猜想:

第一 , 可能是它的轨道偏心率太大 , 只有在近恒星点的时候才会被加热 , 以至于热胀冷缩 , 变得如此蓬松 , 在远处就可以保持相对正常的状态;
第二 , 气态行星形成的早期 , 也有一个岩石的内核 , 通过引力吸积周围的物质 。 但这颗行星所处的环境没有那么多重的元素 , 因此岩石核心的形成速度比较慢 , 导致气体吸积的过程延长 , 所以密度这么低 。
还有天文学家推测:或许我们观测到的不只是行星本身 , 还有行星环 , 以至于高估了行星的体积 。 实际上TOI-3757b的体积可能比我们观测到的要小得多 , 相对应的 , 其实际密度也比现在算出来的要大得多 。 但Kanodia指出 , 它和宿主恒星之间的距离太近 , 是无法拥有行星环的 , 这个理论不成立 。

【580光年外,天文学家发现极端热木星,密度低到离谱】Kanodia指出:人类还需要发现更多类似的蓬松的系外行星 , 只有获得足够多的研究样本 , 才有可能取得一定的研究成果 。

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