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美科学家发现环绕低温红矮星的“棉花糖行星”

时间:2022-10-26 07:38  来源:网络  阅读量:8912 

美科学家发现环绕低温红矮星的“棉花糖行星”

据报道,目前,美国风筝峰国家天文台已经观测到一颗神秘的类木星行星。它是迄今为止在红矮星周围探测到的密度最低的气态巨行星。

这颗气态巨行星的密度仅相当于棉花糖。它围绕一颗寒冷的红矮星运行,多种天文设备用于这项观测任务,包括:风筝峰国家天文台组装的NEID径向测速仪,这是美国国家科学基金会NOIRLab实验室的任务之一。新发现的“棉花糖行星”被命名为TOI-3757 b

这颗行星位于御夫座,距离地球约580光年。它是迄今为止在红矮星周围探测到的密度最低的行星,平均密度接近棉花糖。

红矮星是主序星中最小和最暗的成员之一。主序星是指在其核心以稳定的速率将氢转化为氦的恒星。虽然红矮星的温度低于太阳和其他恒星,但它们非常活跃,经常爆发出强大的耀斑。这将剥离轨道行星的大气层,使恒星系统看起来不适合生命存在,一个丝状行星将会出现。

卡内基科学研究所地球和行星实验室的研究人员舒布哈姆·卡诺迪亚(Shubham Kanodia)说:“传统上,人们认为红矮星周围的巨行星很难形成。到目前为止,科学家仅通过少量样本的多普勒巡天发现了远离红矮星的巨行星。目前,我们还没有掌握足够的样本,以可靠的方式找到近距离气态行星。”

关于TOI-3757 b行星仍有一些无法解释的谜团,其中最大的谜团是红矮星周围的气态巨行星是如何形成的,尤其是那些具有棉花糖密度的行星。然而,Kanodia领导的研究小组认为他们可能已经解开了这个谜。

他们认为,TOI-3757 b的超低密度与两个因素密切相关。第一个因素与行星岩核有关。气态巨行星被认为是由一个巨大的岩石核心孕育而成,其质量约为地球的10倍。一开始,它们会迅速吸引大量邻近气体,形成我们今天看到的气态巨行星。TOI-3757 b主星的重元素丰度低于其他拥有气态巨行星的矮星,这可能导致TOI-3757 b的岩核形成较慢

第二个因素可能是行星的轨道。初步认为它的轨道是椭圆形的。当它运行到一定周期时,会比其他时候更靠近主星,产生过多热量,从而造成行星大气层的膨胀。

美国宇航局的凌日系外行星调查卫星最初发现了这颗行星,卡诺迪亚领导的研究小组随后使用地面仪器进行了跟踪观测,包括:安装在风筝峰国家天文台WIYN地基望远镜上的径向测速仪(NEID)和恒星斑成像仪(NESSI);霍比-阿贝尔望远镜可居住带行星探测器(HPF),怀俄明州红山天文台(RBO)。

目前,凌日系外行星调查卫星已经观测到这颗TOI-3757 b行星在恒星前方的相交位置,这使得天文学家可以计算出这颗行星的直径约为15万公里,略大于木星。行星绕主星一周只需3.5天,比太阳系最近的行星——水星和公转周期少25倍。水星绕太阳一周需要88天。

之后,天文学家利用尼德和HPF测量恒星沿视线的视在运动,也称为径向速度。这些测量提供了行星的质量。根据计算,TOI-3757 b的平均密度为0.27g/cm3,这意味着它的密度不到土星的一半,约为水的四分之一,或者实际上它的密度与棉花糖相似。

宾夕法尼亚大学博士后研究员杰西卡·利比-罗伯茨(Jessica Libby-Roberts)表示,“未来使用詹姆斯·韦伯(James Webb)太空望远镜对这颗行星的大气层进行潜在观测,可能有助于揭示其蓬松的性质,并发现更多这种拥有巨行星的恒星系统。是我们洞察行星如何形成的重要环节。毕竟在红矮星周围发现巨行星是非常罕见的。”

这一发现证明了径向测速仪在探测候选系外行星中的重要性,为詹姆斯·韦伯太空望远镜提供了跟踪并开始描述其大气特征的重要目标,并帮助天文学家揭示行星的组成,它们是如何形成的,以及对于可能适合居住的岩石行星,它们是否能够支持生命的生存。

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