類似棉花糖的行星:質量是地球的幾倍以下,但和木星一樣大!

“超級泡芙”聽起來可能像是一種新的早餐麥片,但它實際上是一類獨特而罕見年輕系外行星的代名詞,這些行星的密度像棉花糖一樣,但在我們的太陽系中不存在這樣的天體。來自美國宇航局哈勃太空望遠鏡的新資料,為開普勒51系統中兩顆“超級泡芙”膨脹行星的化學提供了第一批線索。早在2012年,NASA開普勒太空望遠鏡發現了這個系外行星系統,它實際上擁有三個圍繞著一顆年輕類似太陽的恆星執行。

類似棉花糖的行星:質量是地球的幾倍以下,但和木星一樣大!

然而,令許多人驚訝的是,直到2014年才確定了這些行星的低密度。哈勃望遠鏡的新觀測,使一組天文學家得以改進這些星球的質量和大小估計,獨立地證實了它們的“膨脹”性質。雖然它們的質量不超過地球幾倍,但它們的氫/氦大氣層非常膨脹,幾乎有木星那麼大。換句話說,這些行星看起來可能和木星一樣大和笨重,但質量大約輕一百倍目前尚不清楚它們的大氣層是如何以及為什麼向外膨脹,但這一特徵使“超級泡芙”成為大氣研究的首要目標。

類似棉花糖的行星:質量是地球的幾倍以下,但和木星一樣大!

使用哈勃望遠鏡,研究小組尋找開普勒-51b和51d行星大氣中成分的證據,尤其是水。哈勃望遠鏡在行星經過恆星前面時觀察了它們,目的是觀察它們日落的紅外顏色。天文學家推斷出大氣在紅外線中吸收的光量,這種型別的觀測,使科學家能夠尋找行星化學成分(如水)的跡象。令哈勃團隊驚訝的是,發現這兩顆行星的光譜沒有任何可以說明問題的化學特徵。研究團隊,將這一結果歸因於大氣中高處的粒子云。

科羅拉多大學博爾德分校的傑西卡利比羅伯特說:“這完全出乎意料,原本計劃觀察大型吸水地形,但並非如此。 但是,與地球上的水雲不同,這些行星上的雲,正如土星最大衛星泰坦發現的那樣,有可能是由鹽晶和光化學煙霧構成的。 這些云為研究組提供了洞察開普勒51b和51d如何與太陽系外的其他低質量、氣體豐富的行星相關聯的論述。 將“超級”行星的平均光譜與其他行星光譜進行比較:

類似棉花糖的行星:質量是地球的幾倍以下,但和木星一樣大!

研究組可以支援雲/霧的形成與行星溫度有關,行星越冷就越多的假設。 研究小組也探索了這些行星實際上不是“超級行星”的可能性。 行星間的引力給軌道週期帶來微小的變化,從這些時間效應可以得到行星的質量。 透過將行星透過恆星前的時間變化(稱為凌日事件)與開普勒太空望遠鏡觀測到的凌日時間變化相結合,研究小組更好地確定了行星的質量和系統動力學,結果與開普勒51b的測量結果一致。

類似棉花糖的行星:質量是地球的幾倍以下,但和木星一樣大!

但是,我們發現開普勒51d的質量比以前想象的要小一些(或者行星比以前想象的要軟)。 最後,研究小組得出這些行星的低密度在某種程度上是這個系統年齡較小的結果,與我們46億歲的太陽相比,這個年齡只有5億年。 根據模型,這些行星形成在恆星的“雪線”之外,“雪線”是冰物質存在的可能軌道區域。 然後,行星向內移動,就像一系列火車車。 現在,隨著行星接近恆星,低密度的大氣在接下來的幾十億年內應該會蒸發到宇宙中。

類似棉花糖的行星:質量是地球的幾倍以下,但和木星一樣大!

使用行星演化模型,研究小組可以證明開普勒51b,離恆星最近的行星在某一天( 10億年後)看起來比海王星更小,更熱。 海王星是銀河系中常見的行星。 然而,開普勒51d (其在星球上看起來很遠)是密度較低的奇怪行星,儘管它已經收縮並且將損失很小的空氣。 該系統為驗證早期行星演化理論提供了獨特的實驗室。 幸運的是,在確定這兩個行星的大氣構成的基礎上,並沒有失去一切。

類似棉花糖的行星:質量是地球的幾倍以下,但和木星一樣大!

美國航空航天局( NASA )不久發表的詹姆斯·韋伯宇宙望遠鏡對長紅外波長的光很敏感,也許可以透過雲觀測。 將來用這個新望遠鏡觀測的話,可能會知道這些“棉花糖”行星實際上是由什麼構成的。 在那之前,這些行星都是甜蜜的謎團。

(圖片來自網路,如有侵權請聯絡刪除)