當前位置: 華文世界 > 科學

回顧一顆「超重行星」被發現,體積是天王星70%,品質卻堪比5顆天王星

2024-04-25科學

在宇宙中,行星的數量要遠超恒星的數量,比如僅在太陽系中就有八大行星,矮行星、小行星乃至衛星的數量則不計其數。如果以有沒有巖質表面來看,行星又可以分為巖質行星和氣態行星兩類。

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

通常,巖質行星的密度都是要超過氣態行星的,但是氣態行星的品質和體積又會大於巖質行星,因為氣態行星需要足夠大的重力作用將瓦斯壓成液體,使得星球沒有巖質表面才能稱之為氣態行星。

比如木星,它的大氣層厚達3000公裏以上,其底部的巨大壓力可以將氫氣變成液態氫狀態,所以是沒有巖質表面的。

但是木星的密度只有每立方厘米1.326克,遠小於地球每立方厘米5.5克的密度,前者是太陽系中最大的氣態行星,後者是太陽系中最大的巖質行星。一般情況下巖質行星品質越大密度越高。

不過,巖質行星和氣態行星之間也是有品質分界線的,一般認為這個分界線在地球品質的3~7倍之間,也就是說一顆行星的品質大於地球的3倍就有可能會成為氣態行星,如果大於地球品質的7倍,則必然成為氣態行星。

但是天文觀測發現有些行星的情況就很特殊,比如有的行星的品質超過了地球的10倍,但仍然是巖質行星。

最近天文學家們就發現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,然而其品質竟然是地球的73.2倍,雖然還不清楚它到底是不是氣態行星,但是它如此巨大的品質和密度,使得天文學家也驚訝不已!

這顆「超重行星」位於538光年外,編號為TOI-1853 b,圍繞主恒星TOI-1853執行,後者是一顆比太陽略小的橙矮星,品質和直徑約為太陽的80%,前者與後者的距離非常近,圍繞後者執行一周只需要1.24個地球日,接近30個小時,恒星的強烈放射線也使得行星的表面溫度高達1200℃,有天文學家推測認為TOI-1853 b星體可能大部份是巖石,但外層被一小層氫和氦包圍,大氣層品質大約只占地球品質的1%。

這顆新發現的行星的體積大約是地球的40多倍,比海王星略小(地球體積58倍),但是品質卻是地球的73倍,而海王星的品質大約只有地球的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,但是品質卻相當於4.3顆海王星;如果和天王星相比,那就更誇張了,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,但品質只有地球的14倍,那麽比較起來TOI-1853 b行星雖然體積只有天王星的70%左右,而品質卻相當於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,僅相當於水的密度的2/3多一點,但土星的體積卻相當於地球的745倍,品質卻只有地球的95倍,那麽TOI-1853 b行星的品質相當於土星的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。天文學家們對這顆行星的形成也進行了推測,分析認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後形成的,巨大的撞擊使兩者外圍的瓦斯和較輕的物質遺失掉了,其中一顆的內核部碎形成了如今的TOI-1853 b行星。

這是因為行星的內核密度通常都非常高,比如地球的地核部份的密度被認為每立方厘米高達10~15克甚至更高,就是因為以重金屬為主的物質在高溫高壓下體積被壓縮而產生的。發現者對於這個行星的研究成果已經發表在8月30日的【自然】雜誌上。

不過筆者認為還有另一種可能,就是恒星上的超級風暴將行星外層的大氣給吹走了,我們都知道,太陽會產生太陽風,其時速高達每秒500~1200公裏,這速度是炮彈出膛速度的數百上千倍,如果太陽風足夠強烈,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5,800萬公裏)近得多,大約在300萬~600萬公裏之間,如此之近的距離上,如果恒星TOI-1853噴發幾次非常狂暴的恒星風暴,也是有可能將TOI-1853 b上面的大氣層給吹跑的,這或許是後者密度非常大的另一種很有可能的原因。