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標題: 泡芙氦行星也許可以解釋系外行星大小的謎團 [打印本頁]

作者: jiunn36 時間: 2023-2-14 12:58 AM 標題: 泡芙氦行星也許可以解釋系外行星大小的謎團

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　　目前已確認的系外行星有5,200多顆﹐其中許多行星的軌道非常靠近它們的母恆星﹐因此週期也只有幾天﹐但在多年的觀測中發現了一個令人費解的現象﹐即半徑在地球1.4至2.4倍之間的行星很少﹐天文學家又將其稱為「半徑谷」﹐儘管該現象似乎是在告訴我們關於行星的本質﹑形成或演變的必然結果﹐但科學家目前還無法知道其確切的成因。
　　現在﹐有一批科學團隊針對半徑谷進行了新的研究﹐在比地球大2.4倍以上的星球上﹐大氣中氦氣的含量增加﹐這種規模大小的行星通常被稱為迷你海王星﹐如果它們有一個岩石內核﹐它就在厚厚的大氣層下面。在它們生命的早期﹐雖然仍在由氣體和塵埃組成的原行星盤中形成﹐但在離恆星較遠處形成的行星可以向內遷移。它們離恆星越近﹐受到恆星熱量和輻射的影響就越大﹐恆星風及閃焰可以逐漸將行星大氣層移除﹐當這種情況發生時﹐行星甚至會長出類似彗星狀的尾巴﹐而在氣體被剝離後僅留下一個裸露的岩石內核。
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　　這一類星球的原始大氣層主要由氫和氦組成﹐太陽系中的木星就是一個極佳的例子﹐它含有90%的氫及10%的氦。然而﹐氫比氦輕﹐因此更容易逃逸到太空中﹐研究團隊設計了一個模型﹐模擬七萬顆大小不同及圍繞不同恆星運行﹑溫度不同的系外行星﹐以觀察來自母恆星的熱量會對它們的大氣產生什麼影響。他們發現﹐氫氣確實比氦更快消散﹐導致氫氣的豐度相對於氦的數量下降。
　　在極端的情況下﹐他們模擬的一些行星大氣中氦質量超過了40%﹐這些「氦世界」行星佔據半徑谷的2.4倍地球半徑側﹐無論它們的大氣中是富含氫或氦﹐這些行星中的大氣膨脹會增加行星半徑﹐使得那些行星難以小於2.4倍地球半徑。而在半徑谷的另一側﹐將失去所有的氫和氦﹐甚至沒有重要的大氣層﹐它們的半徑將限制在岩石內核的半徑﹐也就是1.4倍地球半徑以下﹐從而形成了半徑谷。
　　有時候有些行星在失去了原始大氣層後會釋放出一種類似於地球的稀薄新大氣層﹐但若是離它們的母恆星太近﹐那大氣層是否留下也是一場拉據戰﹐這一研究更好地解釋了有關行星大小的結果。隨著JWST的升空﹐研究團隊希望在未來能夠使用JWST的新儀器來探測系外行星上的大氣層氣體﹐對這些半徑較大的熱行星進行光譜觀測來提供證據﹐以確定氦豐度的測定﹐相關的研究結果發表於《自然·天文學》

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