一顆“超重行星”被發(fā)現(xiàn),體積是天王星70%,質(zhì)量卻堪比5顆天王星
在宇宙中,行星的數(shù)量要遠(yuǎn)超恒星的數(shù)量,比如僅在太陽系中就有八大行星,矮行星、小行星乃至衛(wèi)星的數(shù)量則不計其數(shù)。如果以有沒有巖質(zhì)表面來看,行星又可以分為巖質(zhì)行星和氣態(tài)行星兩類。

在太陽系八大行星中,巖質(zhì)行星和氣態(tài)行星各有4顆,水星、金星、地球、火星是巖質(zhì)行星,而木星、土星、天王星和海王星都是氣態(tài)行星。

通常,巖質(zhì)行星的密度都是要超過氣態(tài)行星的,但是氣態(tài)行星的質(zhì)量和體積又會大于巖質(zhì)行星,因為氣態(tài)行星需要足夠大的引力作用將氣體壓成液體,使得星球沒有巖質(zhì)表面才能稱之為氣態(tài)行星。

比如木星,它的大氣層厚達3000公里以上,其底部的巨大壓力可以將氫氣變成液態(tài)氫狀態(tài),所以是沒有巖質(zhì)表面的。

但是木星的密度只有每立方厘米1.326克,遠(yuǎn)小于地球每立方厘米5.5克的密度,前者是太陽系中最大的氣態(tài)行星,后者是太陽系中最大的巖質(zhì)行星。一般情況下巖質(zhì)行星質(zhì)量越大密度越高。

不過,巖質(zhì)行星和氣態(tài)行星之間也是有質(zhì)量分界線的,一般認(rèn)為這個分界線在地球質(zhì)量的3~7倍之間,也就是說一顆行星的質(zhì)量大于地球的3倍就有可能會成為氣態(tài)行星,如果大于地球質(zhì)量的7倍,則必然成為氣態(tài)行星。

但是天文觀測發(fā)現(xiàn)有些行星的情況就很特殊,比如有的行星的質(zhì)量超過了地球的10倍,但仍然是巖質(zhì)行星。
最近天文學(xué)家們就發(fā)現(xiàn)了一顆讓人驚訝的行星,其密度幾乎是地球的兩倍,每立方厘米高達9.7克,然而其質(zhì)量竟然是地球的73.2倍,雖然還不清楚它到底是不是氣態(tài)行星,但是它如此巨大的質(zhì)量和密度,使得天文學(xué)家也驚訝不已!

這顆“超重行星”位于538光年外,編號為TOI-1853 b,圍繞主恒星TOI-1853運行,后者是一顆比太陽略小的橙矮星,質(zhì)量和直徑約為太陽的80%,前者與后者的距離非常近,圍繞后者運行一周只需要1.24個地球日,接近30個小時,恒星的強烈輻射也使得行星的表面溫度高達1200℃,有天文學(xué)家推測認(rèn)為TOI-1853 b星體可能大部分是巖石,但外層被一小層氫和氦包圍,大氣層質(zhì)量大約只占地球質(zhì)量的1%。

這顆新發(fā)現(xiàn)的行星的體積大約是地球的40多倍,比海王星略?。ǖ厍蝮w積58倍),但是質(zhì)量卻是地球的73倍,而海王星的質(zhì)量大約只有地球的17倍,所以這顆行星雖然還沒有海王星大,但是它的密度卻是海王星(密度為每立方厘米1.64克)的6倍多,接近地球密度的兩倍,比鐵的密度(每立方厘米7.85克)還大。

TOI-1853 b行星,雖然體積還不如海王星大,但是質(zhì)量卻相當(dāng)于4.3顆海王星;如果和天王星相比,那就更夸張了,因為天王星密度更小,每立方厘米只有1.27克,雖然體積是地球的65倍,但質(zhì)量只有地球的14倍,那么比較起來TOI-1853 b行星雖然體積只有天王星的70%左右,而質(zhì)量卻相當(dāng)于5.2顆天王星。

再和土星相比較,土星的密度在八大行星中最低,每立方厘米只有0.687克,僅相當(dāng)于水的密度的2/3多一點,但土星的體積卻相當(dāng)于地球的745倍,質(zhì)量卻只有地球的95倍,那么TOI-1853 b行星的質(zhì)量相當(dāng)于土星的77%,兩者基本上是一個級別,但它的體積卻只有土星的6%左右。

所以,TOI-1853 b行星讓天文學(xué)家們也十分驚訝,之前從未看到過密度如此之高的大型行星。天文學(xué)家們對這顆行星的形成也進行了推測,分析認(rèn)為這顆行星很可能是此前一顆更大型的行星遭遇了與另一顆行星的超級大碰撞后形成的,巨大的撞擊使兩者外圍的氣體和較輕的物質(zhì)丟失掉了,其中一顆的內(nèi)核部分形成了如今的TOI-1853 b行星。

這是因為行星的內(nèi)核密度通常都非常高,比如地球的地核部分的密度被認(rèn)為每立方厘米高達10~15克甚至更高,就是因為以重金屬為主的物質(zhì)在高溫高壓下體積被壓縮而產(chǎn)生的。發(fā)現(xiàn)者對于這個行星的研究成果已經(jīng)發(fā)表在8月30日的《自然》雜志上。

不過筆者認(rèn)為還有另一種可能,就是恒星上的超級風(fēng)暴將行星外層的大氣給吹走了,我們都知道,太陽會產(chǎn)生太陽風(fēng),其時速高達每秒500~1200公里,這速度是炮彈出膛速度的數(shù)百上千倍,如果太陽風(fēng)足夠強烈,是可以將行星上的大氣層一掃而空的。

比如太陽系的水星上就沒有大氣,主要原因就是太陽風(fēng)的吹拂作用太強了。

而TOI-1853 b行星距離其主序星TOI-1853恒星要比水星到太陽的距離(平均距離約5,800萬公里)近得多,大約在300萬~600萬公里之間,如此之近的距離上,如果恒星TOI-1853噴發(fā)幾次非??癖┑暮阈秋L(fēng)暴,也是有可能將TOI-1853 b上面的大氣層給吹跑的,這或許是后者密度非常大的另一種很有可能的原因。