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Feb. 07 2022

天文學家觀測到迷你海王星轉變為超級地球的證據

  • 正失去大氣層的迷你海王星想像圖。

    正失去大氣層的迷你海王星想像圖。

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迷你海王星與超級地球都是太陽系沒有的系外行星類型:迷你海王星比海王星小,認為是被厚大氣層所包圍的大型岩石核心所組成。超級地球則是數倍於地球質量的岩石行星。天文學家觀測到兩顆正失去大氣層的迷你海王星,認為它們可能會轉變為超級地球。

自從1990年代中期天文學家發現第一顆系外行星以來,已經發現約5000顆系外行星。較小的系外行星分為兩組:迷你海王星和超級地球。超級地球的大小是地球的1.6至1.75倍,而迷你海王星約是地球的2到4倍,介於這兩個大小範圍的行星卻很少。有理論認為這種現象可能是迷你海王星會轉變為超級地球。由於迷你海王星被氫和氦組成的原始大氣包裹著,推測如果迷你海王星夠小並且離母恆星夠近,那麼恆星的X射線和紫外線輻射可以在數億年內剝離其原始大氣,然後留下一個直徑小得多的岩石超級地球。但過程中,介於中間的行星大氣層足夠大會攔截較多的恆星輻射而快速損失氣體,但氣體總量又不如原來的迷你海王星多,因此轉變過程非常快速,所以處於此階段的行星很少見。

天文學家使用哈伯太空望遠鏡觀測73光年之外繞恆星HD63433運行的迷你海王星,以及使用夏威夷的凱克望遠鏡研究位於103光年外恆星TOI 560的迷你海王星。發現大氣氣體正在從TOI 560中最內層的TOI 560.01的迷你海王星中逸出,以及從HD 63433中最外層的HD 63433c迷你海王星中逸出,認為明它們可能正在成為超級地球。由於系外行星無法直接被看到,天文學家透過行星過境在母恆星前面時,觀測光譜中行星大氣對恆星光線的吸收現象。研究人員在TOI 560.01發現氦,移動速度達每秒20公里;在HD 63433c中也發現氫,移動速度達每秒50公里,由於這些行星的重力不足以保留如此快速移動的氣體,提供了大氣正在逃逸的證據。此外,在較內層的HD 63433b卻沒有發現氣體特徵,團隊推測HD 63433b已經失去大氣層。團隊估計TOI 560.01周圍的氣體繭至少是行星半徑的3.5倍,而HD 63433c周圍的氣體繭至少是行星半徑的12倍。更令人驚訝的是,TOI 560.01周圍的氣體正朝向恆星逸出。團隊表示:這現象非常出乎意料,因為大多數模型都預測氣體應該會朝外流出,因此未來還將對其他迷你海王星的觀測,瞭解此現象是否為特例或常見。

 

資料來源:scitechdaily

本文轉載自臺北市立天文科學教育館網站。

FEB. 2023

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