天文学家认为他们知道为什么热木星变得如此巨大

太阳系外行星的研究揭示了一些奇妙而迷人的事物。例如,迄今为止发现的成千上万的行星中,有许多都比太阳系的行星大得多。例如,大多数被观测到靠近其恒星运行的天然气巨头(又称“热木星”)在质量上与木星或土星相似,但尺寸也明显更大。

自从七年前天文学家首次对太阳系外气体巨人的大小施加限制以来,一直存在着为什么这些行星如此庞大的谜团。非常感谢 最近的发现 由K2-132和K2-97系统组成的双行星系统 夏威夷大学天文研究所 使用来自 开普勒 任务 –科学家们相信我们正在接近答案。

详细研究发现的研究–看到双 K2:用红色巨星支星周围的两个非常相似的行星测试通货膨胀” –最近出现在 天体物理学杂志. 团队由 塞缪尔·格伦布拉特,是夏威夷大学的研究生,并且来自 悉尼天文研究所 (SIfA), 加州理工学院 哈佛-史密森天体物理学中心 (CfA), 美国宇航局戈达德太空飞行中心 SETI研究所 ,以及多家大学和研究机构。

艺术家关于木星大小的系外行星的概念,它绕着它的恒星运行(也称“热木星”)。图片来源:NASA / JPL-Caltech)

由于这些行星的“热”性质,它们的异常大小被认为与流入和流出大气的热量有关。已经开发了几种理论来解释此过程,但是尚无测试它们的方法。作为格伦布拉特 解释 ,“由于我们没有数百万年的时间才能看到特定的行星系统是如何演化的,因此很难证明或证明行星膨胀理论。”

为了解决这个问题,Grunblatt及其同事搜索了NASA收集的数据 开普勒 任务(具体是从 K2 任务)寻找绕着红色巨星飞行的“热木星”。这些恒星已经退出了寿命的主要顺序,进入了恒星。 红巨人科 (RGB)相,其特征是大量膨胀和表面温度降低。

结果,红色巨人可能会超越接近其轨道的行星,而曾经遥远的行星将开始紧密地轨道。根据美国宇航局戈达德(NASA Goddard)成员埃里克·洛佩兹(Eric Lopez)提出的理论 科学探索局 –炙手可热的木星认为,如果从其恒星输出的直接能量是使行星膨胀的主要过程,则轨道红色巨人应该膨胀。

到目前为止,他们的搜索已经找到了两个行星K2-132b和K2-97b,它们的轨道周期(9天),半径和质量几乎相同。根据他们的观察,研究小组能够精确计算出两个行星的半径,并确定它们比木星大30%。后续观察 W.M.凯克天文台 夏威夷毛努阿卡(Maunakea)的研究还表明,这些行星的质量只有木星的一半。

太阳状恒星的生命周期,从原恒星(左侧)到红色巨人(右侧附近)再到白矮星(最右侧)。信用:ESO / M。康美瑟

然后,该团队使用模型来跟踪行星及其恒星随时间的演变,从而使他们能够计算出行星从恒星吸收的热量。当热量从外层传递到深层内部时,行星的尺寸增大而密度减小。他们的结果表明,尽管行星可能需要增加辐射来膨胀,但它们获得的辐射量却低于预期。

尽管研究范围有限,但格伦布拉特和他的团队的研究与理论上的观点一致,即巨大的气体巨人因其宿主恒星的热量而膨胀。其他证据支持了这一点,暗示恒星辐射是巨大的气体巨头,需要极大地改变其大小和密度。鉴于我们自己的太阳将在某一天退出其主要序列,这对我们的行星系统将产生巨大影响,因此这无疑是重要的。

这样,研究遥远的红色巨星及其行星正在经历的过程将帮助天文学家预测我们的太阳系将经历的时间,即使在数十亿年之内。正如格伦布拉特在IfA中解释的 新闻声明 :

研究恒星演化如何影响行星是其他太阳系以及我们太阳系的新领域。通过更好地了解行星如何响应这些变化,我们可以开始确定太阳的进化将如何影响地球上的大气,海洋和生命。”

希望将来专门针对红色巨星周围的气体巨星进行研究的调查将有助于解决相互竞争的星球通胀理论之间的争论。由于他们的努力,Grunblatt及其团队最近获得了NASA的奖励 斯必泽太空望远镜,他们计划将其用于对K2-132和K2-97及其各自的天然气巨头进行进一步的观测。

随着他部署NASA的计划,在未来几年内,围绕红色巨型恒星的行星的搜寻也有望增加 过境行星观测卫星 (TESS)和   詹姆斯·韦伯太空望远镜 (JWST)。这些任务将分别在2018年和2019年启动,而K2任务预计将持续至少一年。

进一步阅读: 如果一个 , 天文杂志

马特·威廉姆斯

马特·威廉姆斯(Matt Williams)是《今日宇宙指南》的策展人。他还是自由作家,科幻小说作家和跆拳道教练。他和家人住在美丽的不列颠哥伦比亚省的温哥华岛。

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  • 图片和图片文字令人困惑,因为图片是在红色巨人阶段裁剪的,没有白矮星出现。

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