亚海王星是如何形成和演化的?
来源:【科学网】
近期,一支国际联合研究团队利用我国郭守敬望远镜(LAMOST)并结合国际上的盖亚(Gaia)和开普勒(Kepler)空间望远镜数据,得到了行星半径分布随宿主恒星年龄和金属丰度的演化规律。相关研究成果近日发表于《天文学杂志》。
据悉,20世纪90年代至今,人类发现的系外行星已超过5000颗。但迄今为止发现的最丰富的行星类型既不是气态巨行星也不是岩石行星,而是太阳系中没有的,大小介于地球和海王星之间的行星。
其中,比地球略大(约1 2倍地球半径)的称为"超级地球",比海王星略小(约2 4倍地球半径)的称为"亚海王星"。这些行星的结构是怎样的呢?它们又是如何形成和演化的呢?
不同类型行星的内部结构(图片来源:ESA)
随着系外行星大量被发现,科研人员对其大样本的统计表明,行星出现率在行星大小为两个地球半径附近存在一个低谷,称为"行星半径谷"。这一发现为揭示行星的内部结构提供了关键的新线索和方向。
已有的研究认为,半径谷左侧的超级地球是放大版的地球,在更大的石质内核外包裹着稀薄大气,但右侧亚海王星的结构尚不清楚。
关于这个行星半径谷的形成机制,目前研究提出的理论模型一般可分为两类:演化模型和原初形成模型。
演化模型认为,亚海王星由石质内核和厚厚的气体包层组成。在外部恒星的辐射(称为光致蒸发)或者行星内核储存的热量(称为行星核热)的作用下,部分亚海王星的大气包层被剥离,仅留下了石质内核,也就是超级地球。
原初演化模型认为,半径谷是行星形成的自然结果,如一些研究认为其两侧分别对应着成分不同的两类行星:致密石质超级地球和富水/冰的亚海王星(如表面被数百到数千公里的海洋覆盖的"海洋行星")。
国际联合研究团队采用估计年龄的运动学方法,即借助LAMOST和Gaia的观测数据对Kepler行星系统的宿主恒星的运动速度做精确刻画,并以此估计年龄,研究了系外行星"半径谷"随宿主恒星年龄和金属丰度的演化规律。
行星"半径谷"(图片来源:Fulton et al. 2017)及其形成模型示意图
他们发现,随着年龄的增大,亚(类)海王星的平均半径逐渐减小,而超级地球的平均半径则几乎不变。这很可能意味着亚海王星年轻的时候包含足够厚的气体包层,随着年龄增大,行星逐渐冷却,包层收缩,半径减小。这一结果更加支持演化模型,表明(至少部分)亚海王星是气体矮巨星。
他们还发现行星"半径谷"在恒星形成早期已初步形成,并随着年龄增大而越来越明显。同时超级地球和亚海王星的数量比也越来越大,这也与演化理论的预期一致:部分亚海王星(气体矮巨星)被剥离大气,演变为超级地球。
从定量上看,行星半径在早期通过光致蒸发效应初步形成,后期在行星核热的作用下进一步加强。此外,研究发现亚海王星更倾向于出现在富铁和富镁/硅/钙的恒星周围,表明金属元素 (铁、镁、硅、钙等) 在亚海王星的形成中发挥了重要作用。
研究人员透露,这篇文章是"系外行星的空间分布和年龄演化"(英文简称为PAST,中文简称"穿越")系列的第三篇文章,更多"穿越"系列的后续工作正在进行和准备中。
相关论文信息:https://doi.org/10.3847/1538-3881/ac641f
本文来自【科学网】,仅代表作者观点。全国党媒信息公共平台提供信息发布传播服务。
ID:jrtt
英国南极调查局找到了南极洲冰架融化的主要原因英国南极调查局的科学家使用计算机模拟来揭示南极洲拉森C冰架融化的最重要原因。研究结果发表在地球物理学研究杂志大气上。模拟基于对南极半岛地区的直接观测,这使得识别冰川表面融化的模式成
在科学上,宇宙射线传感器检测到海啸波我们都知道海啸可能造成的破坏性影响,悲剧的可能性继续推动对改进检测方法的研究。一项新的研究报告了一种更常见的海啸探测方法监测子。这些高能基本粒子是在宇宙射线从太空到达时产生的,在大
没有太阳就没有紫外线吗?没有太阳就没有紫外线吗?答案是有没有太阳也有紫外线哦,即使是阴天,紫外线也很强,90的紫外线都能穿透云层,只有昏暗而又厚重的雨云层才能阻止部分紫外线。另外,阴雨天的云层比较厚,更易
绕太阳运行一周需要165年,能装下60个地球,这颗行星不简单关于太阳系的行星,人类了解最多的估计应该是火星了,毕竟火星离我们很近,是我们的邻居,那么要说最神秘的行星,自然是那些离太阳越远的行星,比如我们今天要说的海王星。海王星是距离我们最远
纤维光学镊子当光失去对称性时它可以诱捕与容纳粒子光镊子使用光来固定三维空间中小至一个原子的微观粒子。光学镊子的基本原理是光和被固定的物体之间的动量转移。很类似于水对阻挡水流的大坝的推力,光对物体的推力(也吸引它们)使光发生弯曲。
原子的诞生过程原子的诞生。宇宙中的正负粒子源源不断的吸引着。电子是所有基本粒子中相对质量最大的,所以它的吸附力最强。电子吸附大量正属性粒子,正属性粒子又牵引着离自身最近的负属性粒子。而负属性粒子
奇怪的重粒子(W玻色子)可能刚刚打破了粒子物理学的主流模型W玻色子比任何人预想的都要重CDF探测器刚刚对W玻色子的质量进行了新的重力测量,震惊了物理学家。对一种被称为W玻色子的亚原子粒子的质量进行超精确测量,可能会偏离标准模型(Stand
飞天系列神舟十三号征途星辰大海的勇士号迈向宇宙,在无数星辰之间璀璨最美的中国红。布鲁斯读书2022年4月16日中午神舟十三号载人飞船回家了!由翟志刚王亚平叶光富三位宇航员组成的太空出差三人组在我国空间站工作了183天后
神舟十三能安全着陆此设备功不可没热烈祝贺神舟十三号载人飞船搭乘三名宇航员在东风着陆场安全软着陆。中国同辐原子高科承研配套的铯137基准放射源随航天科工研制的(伽马)高度控制装置自2021年10月16日飞船发射至2
中国载人航天工程办公室2022年将实施6次飞行任务4月17日,国务院新闻办公室举行新闻发布会介绍中国空间站建造进展情况。发布会上,中国载人航天工程办公室主任郝淳表示,根据任务计划安排,2022年将实施6次飞行任务,完成我国空间站在
有人说人类只是高维文明的投影大约在141亿年前,整个宇宙都是四大皆空的。忽然,有一个体积极小温度极高密度极大的奇点爆炸了,这是一桩开天辟地的大事,因为在这从无到有的那一点,世界和时间诞生了这个奇点,就是整个世