天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)一顆氣態(tài)巨星幸存的核心，圍繞著一顆遙遠(yuǎn)的恒星運(yùn)行，這讓天文學(xué)家得以史無(wú)前例地一瞥行星的內(nèi)部。這顆氣態(tài)巨星核心與我們太陽(yáng)系中的海王星大小相同，據(jù)信是一個(gè)氣體巨星，

它要么被剝離了氣態(tài)大氣層，要么在早期生命中未能形成氣態(tài)大氣層。來(lái)自華威大學(xué)的科學(xué)家在《自然》期刊上報(bào)道了這一發(fā)現(xiàn)，并被認(rèn)為是第一次觀察到行星裸露的核心。

其研究發(fā)現(xiàn)提供了一個(gè)獨(dú)特的機(jī)會(huì)，窺視行星的內(nèi)部并了解它的組成。這顆名為T(mén)OI849b的裸露核心，位于一顆距離我們大約730光年遠(yuǎn)的恒星周?chē)?，它的軌道非常接近其主星，一年只?8小時(shí)，其表面溫度約為1800K。TOI849b是美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）凌日系外行星勘探衛(wèi)星苔絲號(hào)（TESS）在一次恒星觀測(cè)中發(fā)現(xiàn)，使用的是凌日方法：觀察恒星的亮度下降情況，這表明有一顆行星從他們面前經(jīng)過(guò)。

它位于“海王星沙漠”區(qū)域，天文學(xué)家用這個(gè)術(shù)語(yǔ)指的是靠近恒星的區(qū)域，在那里我們很少看到質(zhì)量等于或大于海王星的行星。然后，在華威大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究項(xiàng)目中，在歐洲南方天文臺(tái)位于智利的拉西拉天文臺(tái)，使用HARPS儀器對(duì)該天體進(jìn)行了分析。這項(xiàng)技術(shù)利用多普勒效應(yīng)來(lái)測(cè)量系外行星的質(zhì)量，方法是測(cè)量它們的“擺動(dòng)”，即朝向我們和遠(yuǎn)離我們的微小運(yùn)動(dòng)，記錄為恒星光譜中的微小位移。

第一次發(fā)現(xiàn)裸露的行星核心

研究確定，該天體質(zhì)量是海王星的2-3倍，但它的密度也令人難以置信，構(gòu)成該星體質(zhì)量的所有材料都擠壓成了相同大小的物體。來(lái)自華威大學(xué)物理系的主要作者大衛(wèi)·阿姆斯特朗博士說(shuō)：雖然這是一顆異常大的行星，但它距離我們所知最大的質(zhì)量還有很長(zhǎng)的路要走。對(duì)于海王星這樣大的天體來(lái)說(shuō)，它的密度非常高，這告訴我們這顆行星有一段非常不尋常的歷史。

它處于一個(gè)奇怪的質(zhì)量位置也是有幫助的，因?yàn)樘煳膶W(xué)家在這么短的軌道周期內(nèi)看不到這樣質(zhì)量的行星。TOI 849b是已發(fā)現(xiàn)最大質(zhì)量的類(lèi)地行星，密度與地球相似。預(yù)計(jì)這么大的行星在形成時(shí)會(huì)吸收大量的氫和氦，成長(zhǎng)為類(lèi)似木星的氣態(tài)巨星。但沒(méi)有看到這些氣體的事實(shí)，讓天文學(xué)家知道這是一個(gè)暴露的行星核心。這也是天文學(xué)家第一次在恒星周?chē)l(fā)現(xiàn)完整的氣態(tài)巨星裸露核心。

關(guān)于為什么看到的是行星核心，而不是典型的氣體巨星，有兩種理論。首先，它曾經(jīng)與木星相似，但通過(guò)各種方法幾乎失去了所有外層氣體。這些可能包括潮汐破壞，即行星因軌道離其恒星太近而被撕裂，甚至與另一顆行星相撞。大氣的大規(guī)模光蒸發(fā)也可能起到一定作用，但不能解釋已經(jīng)損失的所有氣體。或者，它也可能是一家“失敗的”天然氣巨頭。

洞察類(lèi)木星的核心性質(zhì)

科學(xué)家們認(rèn)為，一旦氣態(tài)巨星的核心形成，那么就可能出了問(wèn)題，它永遠(yuǎn)不會(huì)形成大氣層。如果行星形成的塵埃盤(pán)上有一個(gè)縫隙，或者如果塵埃盤(pán)形成較晚，而圓盤(pán)耗盡了材料，就可能發(fā)生這種情況。但不管怎樣，TOI849b要么曾經(jīng)是一個(gè)氣體巨星，要么是一個(gè)‘失敗’的氣體巨星。而且這也是第一次，告訴我們像這樣的行星存在并且可以被發(fā)現(xiàn)，有機(jī)會(huì)以一種在我們太陽(yáng)系中做不到的方式來(lái)看行星核心。

例如，關(guān)于木星核心的性質(zhì)仍然有很多懸而未決的問(wèn)題，所以像這樣奇怪和不同尋常的系外行星，給了我們一個(gè)了解行星形成的窗口，因?yàn)槟壳皼](méi)有其他方法去探索。雖然還沒(méi)有關(guān)于其化學(xué)成分的任何信息，但可以用其他望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行追蹤。由于TOI 849b離恒星如此之近，行星周?chē)娜魏问Ｓ啻髿舛急仨毑粩嗟貜暮诵难a(bǔ)充。因此，如果能夠測(cè)量到那些大氣，那么就可以洞察到這顆核心本身的組成。

博科園｜研究/來(lái)自：華威大學(xué)

參考期刊《自然》

DOI: 10.1038/s41586-020-2421-7

博科園｜科學(xué)、科技、科研、科普

關(guān)注【博科園】看更多大美宇宙科學(xué)