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膨脹的氦行星可以解釋系外行星大小之謎

時(shí)間：2025-12-12 07:10:44 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)整理編輯：知識(shí)

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一顆恒星慢慢蒸發(fā)軌道行星大氣層的插圖。(Image credit: Mark Garlick/Science Photo Library/Getty Images)神秘的地球uux.cn）據(jù)美國(guó)太空網(wǎng) 大理下關(guān)老城怎么找外圍提供全國(guó)外圍女上門1662+044-1662提供全國(guó)外圍女上門.

一顆恒星慢慢蒸發(fā)軌道行星大氣層的插圖。(Image credit: Mark Garlick/Science Photo Library/Getty Images)
（神秘的行星星地球uux.cn）據(jù)美國(guó)太空網(wǎng)（By Keith Cooper）：氦可能占遷移到其恒星附近的巨大系外行星大氣質(zhì)量的近一半，這解釋了為什么這些世界的可解大理下關(guān)老城怎么找外圍提供全國(guó)外圍女上門1662+044-1662提供全國(guó)外圍女上門.規(guī)模存在神秘的大小差距。
現(xiàn)在已經(jīng)確認(rèn)了超過(guò)5200顆系外行星，釋系其中許多是外行圍繞其恒星運(yùn)行的較大行星，在某些情況下，膨脹軌道周期僅持續(xù)幾天。行星星然而，可解首先由美國(guó)宇航局開(kāi)普勒太空望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行的釋系凌日觀測(cè)，以及現(xiàn)在由過(guò)境系外行星調(diào)查衛(wèi)星TESS進(jìn)行的外行大理下關(guān)老城怎么找外圍提供全國(guó)外圍女上門1662+044-1662提供全國(guó)外圍女上門.凌日觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)半徑在地球半徑1.4至2.4倍之間的膨脹行星令人困惑地缺乏。天文學(xué)家稱之為“半徑谷”,行星星雖然它似乎告訴我們一些關(guān)于行星的性質(zhì)、形成和演化的可解基本信息，但科學(xué)家們尚未確定那是釋系什么。
現(xiàn)在，外行由密歇根大學(xué)的博士生Isaac Malsky和芝加哥大學(xué)的Leslie Rogers領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)對(duì)半徑谷進(jìn)行了新的研究，表明它可能標(biāo)志著比地球大2.4倍的世界的大氣中氦氣越來(lái)越豐富。這種規(guī)模的世界通常被描述為迷你海王星，如果它們有一個(gè)巖石內(nèi)核，它就在厚厚的大氣層之下。
在它們生命的早期，雖然仍在由氣體和塵埃組成的原行星盤中形成，但在遠(yuǎn)離恒星的地方形成的行星可以向內(nèi)遷移。它們?cè)娇拷约旱暮阈牵艿胶阈菬崃亢洼椛涞挠绊懢驮酱螅阈秋L(fēng)和耀斑的混合可以逐漸消除發(fā)射線上行星的大氣。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，當(dāng)氣體被剝離，留下一個(gè)裸露的巖石核心時(shí)，行星可以長(zhǎng)出一條彗星般的尾巴。
這些星球的大氣主要由氫和氦構(gòu)成。在我們的太陽(yáng)系中，木星是這種大氣構(gòu)成的一個(gè)很好的例子，90%是氫，10%是氦。然而，氫比氦輕，更容易逃逸到太空中。
馬爾斯基和羅杰的團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一個(gè)計(jì)算機(jī)模型，模擬了70，000顆不同大小、不同溫度、圍繞不同恒星運(yùn)行的巨大系外行星，以觀察來(lái)自其附近恒星的熱量對(duì)其大氣層的影響。他們發(fā)現(xiàn)氫的確比氦被移除得更快，導(dǎo)致氫的豐度相對(duì)于氦的存在量減少。
在最極端的情況下，他們模擬的一些行星的大氣中氦的質(zhì)量超過(guò)40%。這些氦世界將占據(jù)較高尺寸范圍的底端，半徑比地球大約2.4倍——無(wú)論它們的大氣層富含氫或氦，來(lái)自其附近恒星的熱量仍會(huì)導(dǎo)致大氣層膨脹，增加行星的半徑。
膨脹的氦行星可以解釋系外行星大小之謎

一顆紅矮星(左上)發(fā)出的紫外光正緩慢蒸發(fā)系外行星的大氣層。(Image credit: Mark Garlick/Science Photo Library/Getty Images)
半徑谷另一邊的較小世界，半徑是地球的1.4倍或更小，會(huì)失去所有的氫和氦，也沒(méi)有明顯的大氣層，將它們的半徑限制在巖石核心的半徑范圍內(nèi)。有可能失去了原始大氣，這些行星會(huì)釋放出一種新的更稀薄的類似地球的大氣。但是，如果它們離恒星的距離比地球離太陽(yáng)的距離近得多，那么它們也將面臨一場(chǎng)爭(zhēng)奪新大氣層的戰(zhàn)斗。
羅杰斯在一份聲明中說(shuō):“外面有這么多奇怪而奇妙的系外行星，這一發(fā)現(xiàn)不僅增加了一個(gè)新的種類，而且可能對(duì)理解行星的進(jìn)化和形成有所啟示。”“更好地了解這一群體可以告訴我們?cè)S多關(guān)于亞海王星大小的行星的起源和演化，這顯然是行星形成過(guò)程的常見(jiàn)結(jié)果。”
這些新發(fā)現(xiàn)支持了早期的研究，該研究認(rèn)為，不僅行星在遷移到更靠近其恒星的位置時(shí)會(huì)失去厚厚的原始大氣，而且一個(gè)系統(tǒng)中多個(gè)行星的向內(nèi)遷移可能會(huì)將世界鎖定在引力共振鏈中，就像“豆莢中的豌豆”
氦盡管是宇宙中第二常見(jiàn)的元素，但僅在2018年首次在一顆系外行星上檢測(cè)到。然而，隨著美國(guó)宇航局的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡(JWST)的發(fā)射，天文學(xué)家們的工具包中有了一個(gè)新的儀器來(lái)探測(cè)系外行星上的大氣氣體。如果半徑谷確實(shí)是行星過(guò)于靠近其恒星并將其大氣沖擊加熱到太空的結(jié)果，那么JWST可以通過(guò)對(duì)半徑約為地球半徑2.4倍的高溫行星進(jìn)行光譜分析來(lái)確定其大氣中氦的豐度，從而提供觀測(cè)證據(jù)。
結(jié)果發(fā)表在《自然天文學(xué)》上。

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