根據一項近日發表在《科學》雜志上的新研究,天文學家發現了一顆奇怪的超級地球,而從理論上來講,它不應該存在。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,這顆恒星比太陽小得多,其半徑和質量分別約為太陽的0.538和0.539倍,是一顆紅矮星。
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“LHS 1903”并不是孤獨的,它其實擁有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,天文學家利用TESS(凌日系外行星巡天衛星)和 CHEOPS(系外行星特性探測衛星)測量出了這些行星的半徑和質量,并據此計算出了它們的密度。
結果表明,運行在最里面的行星b,其密度約為6.82克/立方厘米,是一顆巖石行星,運行在其外側的行星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,而運行在最外側的行星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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觀測數據表明,行星e的質量和半徑分別約為地球的5.79倍和1.73倍,是一顆超級地球(即比地球大得多的巖石行星)。實際上,讓天文學家感到奇怪的,正是這顆行星。為什么呢?因為它違背了恒星及其行星系統的演化理論。
簡單來講,在恒星及其行星系統的演化過程中,行星是形成于圍繞原始恒星旋轉的原行星盤之內的,由于靠近恒星的區域溫度高、輻射和恒星風也很強,氣體物質很容易被吹散,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。
而在遠離恒星的外側區域,環境更冷,氣體和揮發性物質凍結后形成的冰更容易保留下來,行星胚胎一旦達到一定質量,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行星或冰巨星。
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然而在“LHS 1903”的行星系統中,行星e卻位于最外側,并且其內側還存在著兩顆密度低得多的迷你海王星,按理來講,它至少也應該是迷你海王星,甚至是氣態行星。然而實際情況卻是,它是一顆超級地球,這就顯得很奇怪了。
對于這種現象,天文學家首先想到的就是行星遷移,也就是說,行星e原本位于更內側,后來卻因為某種原因遷移到現在的位置上了,然而觀測數據卻表明,“LHS 1903”的行星系統并不存在行星遷移導致的軌道混亂或共振結構等跡象,所以這種觀點就被否定了。
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把它的大氣給剝掉了?答案也是否定的,因為這顆行星離恒星最遠,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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另一種推測是,行星e可能是一個“后來者”,它在原行星盤的氣體幾乎被“清空”之后才開始形成,結果只能利用殘余的巖石和金屬緩慢生長,最終形成了一顆巖石行星。
然而如果真是這樣的話,行星e的個頭就不應該像現在這么大,因為運行在最里面的行星b也是一顆超級地球,其質量和半徑分別約為地球的3.28倍和1.38倍,而行星e的質量和半徑則分別約為地球的5.79倍和1.73倍,相比之下,它實在太大了。
也就是說,從理論上來講,行星e這顆超級地球是不應該存在的,但事實卻并非如此。就目前的情況來看,相關的研究仍在進行之中,天文學家正在致力于揭開其中的奧秘。
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值得一提的是,根據天文學家的測算,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水,進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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