“缩小”的系外行星证实了迷你海王星转变为超级地球的假设

观测表明,行星——迷你海王星会在恒星辐射的影响下失去大气层,变成一组岩石超级地球行星。

太阳系中没有这样的世界,但小海王星在整个银河系空间中的行星总数中占很大比例。这些是类似于我们的天王星和海王星的气态矮星,但要小得多。迷你海王星被浓密的原始氢和氦大气包围,通常与它们的母星相距相当远。更靠近它们,更紧凑的行星,超级地球,更常见,和我们的一样多岩石,但质量更大。

超级地球和迷你海王星之间的边界位于一到两个地球半径的区域。然而,开普勒太空望远镜对系外行星的大规模观测表明,这种边界大小的行星很少。这种现象被称为富尔顿间隙,以天文学家本杰明富尔顿的名字命名,他在大约 10 年前发现了它。

经过进一步的研究,科学家们将半径为 1.5-2.0 地球的行星短缺与其大气层的丧失联系起来。最有可能的是,这样的世界太小而无法保留其原始的原始气体外壳,它会迅速逃逸到太空中,留下一个更紧凑的岩石超级地球。但造成这种损失的主要原因是什么?例如,这可能是从行星内部散发出来的热量,或者是恒星的辐射,这在它们存在的早期阶段尤其强烈。

Michael Zhang 和他在加州理工学院 (Caltech) 的同事的新工作帮助解决了这个问题。科学家们在一篇文章中谈到了它,该文章正准备在The Astronomical Journal上发表,目前可在arXiv预印本图书馆中找到。

天文学家已经对四颗年轻的、离我们不远的迷你海王星进行了光谱观测,它们围绕着年轻的恒星、橙矮星运行。它们分别是 TOI 560b 2.8 地球半径、TOI 1430.01 2.1 地球半径、TOI 1683.01 和 TOI 2076b 2.3 和 2.5 地球半径。这项工作表明,所有四颗行星都在迅速从它们的壳中失去氦,而这个过程的速度太高,无法用它们自身内部的影响来解释。因此,罪魁祸首是母星的辐射。

按照这个速度,迷你海王星的大气层仅在几亿年内就被完全侵蚀。“我们得出的结论是,这些行星中的大多数(如果不是全部)将失去它们富含氢的外壳并成为超级地球,”张和他的合著者写道。“这些结果表明,大多数围绕太阳型恒星运行的迷你海王星最初都有原始大气,但在辐射的影响下会失去它们并进入超级地球。”

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