好慘啊，發現四顆新生兒系外行星，被主恆星超強X射線輻射烤焦！

2020-10-18 博科園

來自波茨坦萊布尼茨天體物理研究所(AIP)的科學家們，研究了年輕恆星V1298Tau和它四顆繞軌道運行的系外行星命運。結果顯示，這些新近誕生的行星，被其年輕恆星的強烈X射線輻射烤焦，導致這些行星的大氣層蒸發。最內軌道行星可能會蒸發到它們的巖石核心，這樣就沒有大氣層了。這些年輕的系外行星生活在一個高風險環境中：它們的母恆星會產生大量高能X射線輻射。

而這些輻射能量通常是太陽的1000到10000倍，這種X射線輻射可以加熱系外行星的大氣層，有時甚至會將它們煮沸。隨著時間的推移，系外行星大氣層蒸發了多少取決於行星的性質，其質量、密度，以及離恆星的距離有多近。但是這顆恆星能在多大程度上影響數十億年來發生的事情呢？這是波茨坦萊布尼茨天體物理研究所天文學家要解決的一個問題。而最新發現圍繞年輕恆星V1298Tau的四行星系統，則是解決這個問題的完美試驗臺。

中心恆星的大小和太陽差不多，然而它只有大約2500萬年的歷史，比我們近50億歲的太陽年輕得多。它擁有兩顆距離較近的較小行星（大致有海王星大小），加上更遠的兩顆土星大小的行星。研究的主要作者Katja Poppenh?ger解釋說：用錢德拉太空望遠鏡觀察了這顆恆星的X射線光譜，以了解行星大氣受到的輻射強度有多大，最終確定了這四顆系外行星可能的命運。隨著恆星-行星系統年齡的增長，恆星的自轉速度會減慢。

自轉是恆星磁性和X射線發射的驅動力，因此較慢的自轉與較弱的X射線發射是齊頭並進。博士生、合著者蘿拉·凱澤(Laura Ketzer)說：系外行星的蒸發取決於這顆恆星在未來10億年裡是快速還是緩慢地旋轉，旋轉的速度越快，大氣損失就越少，研究人員開發了一個公開可用的代碼來計算行星如何隨時間演變。計算表明，如果恆星緩慢旋轉，系統最裡面的兩顆行星可能會完全失去氣體大氣，成為巖石核心，而最外層的行星將繼續是一個氣體巨星。

對於第三顆行星，這真的取決於它有多重，目前還不知道。用凌日技術測量系外行星的大小效果很好，但確定行星質量要困難得多。通過波茨坦萊布尼茨天體物理研究所地面斯特拉望遠鏡的觀測更新了該系統的凌日屬性。對帶有行星的恆星進行X射線觀測，是了解系外大氣長期演化的關鍵拼圖。研究人員對未來幾年利用eROSITA進行X射線觀測的可能性感到特別興奮，將揭示數百顆系外行星宿主恆星的X射線特性。

博科園｜研究/來自：ARC卓越重力波發現中心

研究發表期刊《arXiv》《天體物理學》

Cite: arXiv:2005.10212

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