觀測表明,行星——迷你海王星會在恒星輻射的影響下失去大氣層,變成一組巖石超級地球行星。
太陽系中沒有這樣的世界,但小海王星在整個銀河系空間中的行星總數中占很大比例。這些是類似于我們的天王星和海王星的氣態(tài)矮星,但要小得多。迷你海王星被濃密的原始氫和氦大氣包圍,通常與它們的母星相距相當遠。更靠近它們,更緊湊的行星,超級地球,更常見,和我們的一樣多巖石,但質量更大。
超級地球和迷你海王星之間的邊界位于一到兩個地球半徑的區(qū)域。然而,開普勒太空望遠鏡對系外行星的大規(guī)模觀測表明,這種邊界大小的行星很少。這種現象被稱為富爾頓間隙,以天文學家本杰明富爾頓的名字命名,他在大約 10 年前發(fā)現了它。
經過進一步的研究,科學家們將半徑為 1.5-2.0 地球的行星短缺與其大氣層的喪失聯系起來。最有可能的是,這樣的世界太小而無法保留其原始的原始氣體外殼,它會迅速逃逸到太空中,留下一個更緊湊的巖石超級地球。但造成這種損失的主要原因是什么?例如,這可能是從行星內部散發(fā)出來的熱量,或者是恒星的輻射,這在它們存在的早期階段尤其強烈。
Michael Zhang 和他在加州理工學院 (Caltech) 的同事的新工作幫助解決了這個問題??茖W家們在一篇文章中談到了它,該文章正準備在The Astronomical Journal上發(fā)表,目前可在arXiv預印本圖書館中找到。
天文學家已經對四顆年輕的、離我們不遠的迷你海王星進行了光譜觀測,它們圍繞著年輕的恒星、橙矮星運行。它們分別是 TOI 560b 2.8 地球半徑、TOI 1430.01 2.1 地球半徑、TOI 1683.01 和 TOI 2076b 2.3 和 2.5 地球半徑。這項工作表明,所有四顆行星都在迅速從它們的殼中失去氦,而這個過程的速度太高,無法用它們自身內部的影響來解釋。因此,罪魁禍首是母星的輻射。
按照這個速度,迷你海王星的大氣層僅在幾億年內就被完全侵蝕?!拔覀兊贸龅慕Y論是,這些行星中的大多數(如果不是全部)將失去它們富含氫的外殼并成為超級地球,”張和他的合著者寫道?!斑@些結果表明,大多數圍繞太陽型恒星運行的迷你海王星最初都有原始大氣,但在輻射的影響下會失去它們并進入超級地球。”