小型、凉爽、含硫的系外行星可能有助于编写行星形成的配方

小型、凉爽、含硫的系外行星可能有助于编写行星形成的配方

在气态系外行星GJ 3470 b上发现的硫化大气层,如图所示,围绕其位于癌症座的恒星运行,可以帮助研究人员了解它(和类似的行星)是如何形成的。来源:uux.cn威斯康星大学麦迪逊分校

(神秘的地球uux.cn)据威斯康星大学麦迪逊分校(Chris Barncard):一颗距离我们太阳系约96光年的气体“矮”系外行星的大气层中出现了令人惊讶的黄色二氧化硫烟雾,这使该行星成为科学家试图了解世界是如何形成的主要目标。

天文学家在2012年发现了这颗行星GJ 3470 b,当时这颗行星的阴影穿过了它所环绕的恒星。GJ 3470 b位于癌症,大约是海王星的一半大小,质量是地球的10倍。在其间的几年里,研究人员使用哈勃和斯皮策太空望远镜汇编了关于这颗行星的数据,最终使用詹姆斯·韦伯太空望远镜进行了两次最近的观测。

太阳系外的行星,如GJ 3470 b,是研究行星如何形成的研究人员感兴趣的课题。理想情况下,天文学家捕捉到来自恒星的光线,这些光线穿过行星大气层的边缘。这使他们能够收集成分光或其光谱的测量值,这是一个由大气中发现的有趣分子的尖峰和凹陷特征标记的读数。

威斯康星大学麦迪逊分校天文学教授Thomas Beatty说:“问题是,每个人都在观察这些行星,通常每个人都会看到平面线。”。“但当我们观察这个星球时,我们真的没有得到一条平坦的线。”

他们看到了水、二氧化碳、甲烷和二氧化硫的证据,Beatty今天在麦迪逊举行的美国天文学会第244次会议上发表了这一发现,他很快将与亚利桑那州立大学、亚利桑那大学、美国航空航天局艾姆斯研究中心和其他组织的合著者一起发表在《天体物理杂志快报》上。该论文可在arXiv预印本服务器上获得。

GJ 3470 b是最轻、最冷(平均只有325摄氏度,或超过600华氏度)的含有二氧化硫的系外行星。这种化合物很可能是该行星大气中活跃化学反应的一个迹象,这些化学反应是由附近恒星的辐射将硫化氢的成分炸开后产生的,然后硫化氢开始寻找新的分子伴侣。

Beatty说:“我们没想到会在这么小的行星上看到二氧化硫,在一个我们没想到的地方看到这种新分子是令人兴奋的,因为它为我们提供了一种新的方法来了解这些行星是如何形成的。”Beatty在加入华盛顿大学麦迪逊分校之前曾在詹姆斯·韦伯太空望远镜担任仪器科学家。“小行星尤其有趣,因为它们的成分实际上取决于行星形成过程的发生方式。”

探究这一过程是Beatty研究的重点之一。这有点像只在面包师刚开始工作时监视他们,然后在快到吃甜点的时候监视他们。

他说:“摆在我们的桌子上,我们有了蛋糕的所有原料,我们就有了一个成品蛋糕。”。“现在,我们可以通过测量蛋糕中的成分来找出配方吗?将原材料转化为最终产品的步骤。”

像Beatty这样的天文学家希望他们能够做到这一点:通过观察系外行星中的物质来找出行星形成的配方。

Beatty说:“在GJ 3470 b这样小的行星中发现二氧化硫,为我们提供了行星形成成分表上更重要的一项。”。

在GJ 3470 b的例子中,还有其他有趣的功能可能有助于填写该配方。这颗行星围绕恒星的轨道几乎越过了恒星的两极,也就是说,它与系统中行星的预期路径成90度角。它离恒星的距离也惊人地近,足够近,以至于来自恒星的光将大量GJ 3470 b的大气层吹向太空。这颗行星自形成以来可能已经失去了大约40%的质量。

这颗近距离、偏离轨道的行星表明GJ 3470 b曾经在其系统的其他地方,在某个时刻,这颗行星与另一颗行星的引力纠缠在一起,并被拉入一条新的路径,最终将其安置在另一个邻居。

Beatty说:“导致这种极地轨道和所有质量损失的迁移历史——这些都是我们通常不知道的关于我们正在观察的其他系外行星目标的事情。”。“这些都是创造这颗特殊行星的配方中的重要步骤,可以帮助我们了解像它这样的行星是如何形成的。”

通过对行星大气层中残留成分的进一步分析,以及华盛顿大学麦迪逊分校威斯康星起源研究中心专门研究原行星盘和迁移动力学的同事的帮助,GJ 3470 b可能有助于Beatty和其他人了解像它这样的行星是如何如此诱人的——至少从天文学家的角度来看是这样。




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