根據(jù)一項(xiàng)近日發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的新研究,天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一顆奇怪的超級(jí)地球,而從理論上來講,它不應(yīng)該存在。下面我們就來看看這具體是怎么回事。
在天貓座方向,距離我們大約116光年的位置上,有一顆被稱為“LHS 1903”的恒星,這顆恒星比太陽(yáng)小得多,其半徑和質(zhì)量分別約為太陽(yáng)的0.538和0.539倍,是一顆紅矮星。
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“LHS 1903”并不是孤獨(dú)的,它其實(shí)擁有4顆行星(為方便描述,下文分別用行星b、c、d 和e表示)。
在研究工作中,天文學(xué)家利用TESS(凌日系外行星巡天衛(wèi)星)和 CHEOPS(系外行星特性探測(cè)衛(wèi)星)測(cè)量出了這些行星的半徑和質(zhì)量,并據(jù)此計(jì)算出了它們的密度。
結(jié)果表明,運(yùn)行在最里面的行星b,其密度約為6.82克/立方厘米,是一顆巖石行星,運(yùn)行在其外側(cè)的行星c和d的密度要低得多,分別約為2.91克/立方厘米和2.09克/立方厘米,它們都是迷你海王星,而運(yùn)行在最外側(cè)的行星e,其密度則約為6.1克/立方厘米,又是一顆巖石行星。
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觀測(cè)數(shù)據(jù)表明,行星e的質(zhì)量和半徑分別約為地球的5.79倍和1.73倍,是一顆超級(jí)地球(即比地球大得多的巖石行星)。實(shí)際上,讓天文學(xué)家感到奇怪的,正是這顆行星。為什么呢?因?yàn)樗`背了恒星及其行星系統(tǒng)的演化理論。
簡(jiǎn)單來講,在恒星及其行星系統(tǒng)的演化過程中,行星是形成于圍繞原始恒星旋轉(zhuǎn)的原行星盤之內(nèi)的,由于靠近恒星的區(qū)域溫度高、輻射和恒星風(fēng)也很強(qiáng),氣體物質(zhì)很容易被吹散,因此這里只能形成主要由巖石和金屬組成、密度較高的巖石行星。
而在遠(yuǎn)離恒星的外側(cè)區(qū)域,環(huán)境更冷,氣體和揮發(fā)性物質(zhì)凍結(jié)后形成的冰更容易保留下來,行星胚胎一旦達(dá)到一定質(zhì)量,就能迅速吸積大量氣體,最終形成體積大、密度低、擁有厚重大氣層的氣態(tài)行星或冰巨星。
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然而在“LHS 1903”的行星系統(tǒng)中,行星e卻位于最外側(cè),并且其內(nèi)側(cè)還存在著兩顆密度低得多的迷你海王星,按理來講,它至少也應(yīng)該是迷你海王星,甚至是氣態(tài)行星。然而實(shí)際情況卻是,它是一顆超級(jí)地球,這就顯得很奇怪了。
對(duì)于這種現(xiàn)象,天文學(xué)家首先想到的就是行星遷移,也就是說,行星e原本位于更內(nèi)側(cè),后來卻因?yàn)槟撤N原因遷移到現(xiàn)在的位置上了,然而觀測(cè)數(shù)據(jù)卻表明,“LHS 1903”的行星系統(tǒng)并不存在行星遷移導(dǎo)致的軌道混亂或共振結(jié)構(gòu)等跡象,所以這種觀點(diǎn)就被否定了。
那有沒有一種可能,行星e以前擁有大量的氣體,只是恒星的輻射和恒星風(fēng)把它的大氣給剝掉了?答案也是否定的,因?yàn)檫@顆行星離恒星最遠(yuǎn),如果它的大氣都能被剝光,那離恒星更近的行星c和d怎么反而“活”得好好的?這顯然很不合理。
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另一種推測(cè)是,行星e可能是一個(gè)“后來者”,它在原行星盤的氣體幾乎被“清空”之后才開始形成,結(jié)果只能利用殘余的巖石和金屬緩慢生長(zhǎng),最終形成了一顆巖石行星。
然而如果真是這樣的話,行星e的個(gè)頭就不應(yīng)該像現(xiàn)在這么大,因?yàn)檫\(yùn)行在最里面的行星b也是一顆超級(jí)地球,其質(zhì)量和半徑分別約為地球的3.28倍和1.38倍,而行星e的質(zhì)量和半徑則分別約為地球的5.79倍和1.73倍,相比之下,它實(shí)在太大了。
也就是說,從理論上來講,行星e這顆超級(jí)地球是不應(yīng)該存在的,但事實(shí)卻并非如此。就目前的情況來看,相關(guān)的研究仍在進(jìn)行之中,天文學(xué)家正在致力于揭開其中的奧秘。
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值得一提的是,根據(jù)天文學(xué)家的測(cè)算,行星e正好位于其主恒星的宜居帶之中,而這也就意味著,這顆星球的表面有可能存在大量的液態(tài)水,進(jìn)而具備了孕育生命的可能。
參考資料:Gas-depleted planet formation occurred in the four-planet system around the red dwarf LHS 1903,Science 12 Feb 2026,DOI: 10.1126/science.adl2348
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