來(lái)自波茨坦萊布尼茨天體物理研究所(AIP)的科學(xué)家們，研究了年輕恒星V1298Tau和它四顆繞軌道運(yùn)行的系外行星命運(yùn)。結(jié)果顯示，這些新近誕生的行星，被其年輕恒星的強(qiáng)烈X射線輻射烤焦，導(dǎo)致這些行星的大氣層蒸發(fā)。

最內(nèi)軌道行星可能會(huì)蒸發(fā)到它們的巖石核心，這樣就沒(méi)有大氣層了。這些年輕的系外行星生活在一個(gè)高風(fēng)險(xiǎn)環(huán)境中：它們的母恒星會(huì)產(chǎn)生大量高能X射線輻射。

而這些輻射能量通常是太陽(yáng)的1000到10000倍，這種X射線輻射可以加熱系外行星的大氣層，有時(shí)甚至?xí)⑺鼈冎蠓?。隨著時(shí)間的推移，系外行星大氣層蒸發(fā)了多少取決于行星的性質(zhì)，其質(zhì)量、密度，以及離恒星的距離有多近。但是這顆恒星能在多大程度上影響數(shù)十億年來(lái)發(fā)生的事情呢？這是波茨坦萊布尼茨天體物理研究所天文學(xué)家要解決的一個(gè)問(wèn)題。而最新發(fā)現(xiàn)圍繞年輕恒星V1298Tau的四行星系統(tǒng)，則是解決這個(gè)問(wèn)題的完美試驗(yàn)臺(tái)。

中心恒星的大小和太陽(yáng)差不多，然而它只有大約2500萬(wàn)年的歷史，比我們近50億歲的太陽(yáng)年輕得多。它擁有兩顆距離較近的較小行星（大致有海王星大?。?，加上更遠(yuǎn)的兩顆土星大小的行星。研究的主要作者Katja Poppenh?ger解釋說(shuō)：用錢德拉太空望遠(yuǎn)鏡觀察了這顆恒星的X射線光譜，以了解行星大氣受到的輻射強(qiáng)度有多大，最終確定了這四顆系外行星可能的命運(yùn)。隨著恒星-行星系統(tǒng)年齡的增長(zhǎng)，恒星的自轉(zhuǎn)速度會(huì)減慢。

自轉(zhuǎn)是恒星磁性和X射線發(fā)射的驅(qū)動(dòng)力，因此較慢的自轉(zhuǎn)與較弱的X射線發(fā)射是齊頭并進(jìn)。博士生、合著者勞拉·凱澤(Laura Ketzer)說(shuō)：系外行星的蒸發(fā)取決于這顆恒星在未來(lái)10億年里是快速還是緩慢地旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的速度越快，大氣損失就越少，研究人員開(kāi)發(fā)了一個(gè)公開(kāi)可用的代碼來(lái)計(jì)算行星如何隨時(shí)間演變。計(jì)算表明，如果恒星緩慢旋轉(zhuǎn)，系統(tǒng)最里面的兩顆行星可能會(huì)完全失去氣體大氣，成為巖石核心，而最外層的行星將繼續(xù)是一個(gè)氣體巨星。

對(duì)于第三顆行星，這真的取決于它有多重，目前還不知道。用凌日技術(shù)測(cè)量系外行星的大小效果很好，但確定行星質(zhì)量要困難得多。通過(guò)波茨坦萊布尼茨天體物理研究所地面斯特拉望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)更新了該系統(tǒng)的凌日屬性。對(duì)帶有行星的恒星進(jìn)行X射線觀測(cè)，是了解系外大氣長(zhǎng)期演化的關(guān)鍵拼圖。研究人員對(duì)未來(lái)幾年利用eROSITA進(jìn)行X射線觀測(cè)的可能性感到特別興奮，將揭示數(shù)百顆系外行星宿主恒星的X射線特性。

博科園｜研究/來(lái)自：ARC卓越重力波發(fā)現(xiàn)中心

研究發(fā)表期刊《arXiv》《天體物理學(xué)》

Cite: arXiv:2005.10212

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