730光年外，第一次發現裸露的行星核心，或許這就是木星的樣子

2020-07-02 博科園

​天文學家發現一顆氣態巨星倖存的核心，圍繞著一顆遙遠的恆星運行，這讓天文學家得以史無前例地一瞥行星的內部。這顆氣態巨星核心與我們太陽系中的海王星大小相同，據信是一個氣體巨星，它要麼被剝離了氣態大氣層，要麼在早期生命中未能形成氣態大氣層。來自華威大學的科學家在《自然》期刊上報導了這一發現，並被認為是第一次觀察到行星裸露的核心。

730光年外，第一次發現裸露的行星核心，或許這就是木星的樣子

其研究發現提供了一個獨特的機會，窺視行星的內部並了解它的組成。這顆名為TOI849b的裸露核心，位於一顆距離我們大約730光年遠的恆星周圍，它的軌道非常接近其主星，一年只需18小時，其表面溫度約為1800K。TOI849b是美國國家航空航天局（NASA）凌日系外行星勘探衛星苔絲號（TESS）在一次恆星觀測中發現，使用的是凌日方法：觀察恆星的亮度下降情況，這表明有一顆行星從他們面前經過。

730光年外，第一次發現裸露的行星核心，或許這就是木星的樣子

它位於「海王星沙漠」區域，天文學家用這個術語指的是靠近恆星的區域，在那裡我們很少看到質量等於或大於海王星的行星。然後，在華威大學領導的一個研究項目中，在歐洲南方天文臺位於智利的拉西拉天文臺，使用HARPS儀器對該天體進行了分析。這項技術利用都卜勒效應來測量系外行星的質量，方法是測量它們的「擺動」，即朝向我們和遠離我們的微小運動，記錄為恆星光譜中的微小位移。

第一次發現裸露的行星核心

研究確定，該天體質量是海王星的2-3倍，但它的密度也令人難以置信，構成該星體質量的所有材料都擠壓成了相同大小的物體。來自華威大學物理系的主要作者大衛·阿姆斯特朗博士說：雖然這是一顆異常大的行星，但它距離我們所知最大的質量還有很長的路要走。對於海王星這樣大的天體來說，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。

730光年外，第一次發現裸露的行星核心，或許這就是木星的樣子

它處於一個奇怪的質量位置也是有幫助的，因為天文學家在這麼短的軌道周期內看不到這樣質量的行星。TOI 849b是已發現最大質量的類地行星，密度與地球相似。預計這麼大的行星在形成時會吸收大量的氫和氦，成長為類似木星的氣態巨星。但沒有看到這些氣體的事實，讓天文學家知道這是一個暴露的行星核心。這也是天文學家第一次在恆星周圍發現完整的氣態巨星裸露核心。

730光年外，第一次發現裸露的行星核心，或許這就是木星的樣子

關於為什麼看到的是行星核心，而不是典型的氣體巨星，有兩種理論。首先，它曾經與木星相似，但通過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，即行星因軌道離其恆星太近而被撕裂，甚至與另一顆行星相撞。大氣的大規模光蒸發也可能起到一定作用，但不能解釋已經損失的所有氣體。或者，它也可能是一家「失敗的」天然氣巨頭。

洞察類木星的核心性質

科學家們認為，一旦氣態巨星的核心形成，那麼就可能出了問題，它永遠不會形成大氣層。如果行星形成的塵埃盤上有一個縫隙，或者如果塵埃盤形成較晚，而圓盤耗盡了材料，就可能發生這種情況。但不管怎樣，TOI849b要麼曾經是一個氣體巨星，要麼是一個『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並且可以被發現，有機會以一種在我們太陽系中做不到的方式來看行星核心。

730光年外，第一次發現裸露的行星核心，或許這就是木星的樣子

例如，關於木星核心的性質仍然有很多懸而未決的問題，所以像這樣奇怪和不同尋常的系外行星，給了我們一個了解行星形成的窗口，因為目前沒有其他方法去探索。雖然還沒有關於其化學成分的任何信息，但可以用其他望遠鏡進行追蹤。由於TOI 849b離恆星如此之近，行星周圍的任何剩餘大氣都必須不斷地從核心補充。因此，如果能夠測量到那些大氣，那麼就可以洞察到這顆核心本身的組成。

730光年外，第一次發現裸露的行星核心，或許這就是木星的樣子

博科園｜研究/來自：華威大學

參考期刊《自然》

DOI: 10.1038/s41586-020-2421-7

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