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艺术示意图:两颗近距离围绕一颗恒星运行的系外行星

  新浪环球地理讯 北京时间2月16日消息,据美国国家地理网站报道,一项最新研究指出,一对在很近的距离上围绕一颗垂死恒星公转的地球大小的系外行星,可能是原有木星大小的气态巨行星被摧毁之后留下的残存体。

  这两颗行星是利用美国宇航局开普勒空间望远镜发现的,去年12月份这一结果在《自然》杂志上发表:计算显示这两颗行星的直径都和地球接近。它们围绕一颗名为KIC 05807616的亚矮B型星运行,这颗恒星距离地球约4000光年。

  当太阳一类的主序星耗尽其核心氢燃料之后,恒星便进入红巨星阶段,在这一阶段,恒星的外部气壳将膨胀为其原始直径的数百倍。最终,这个巨大的气体壳将彻底被抛入太空之中,原本的恒星只剩下一个致密的内核,称为白矮星。然而有时候红巨星也会在其核心氢燃料耗尽之前便开始提前丢失其外部气壳,从而形成所谓的亚矮B型星,如这里提及的恒星KIC 05807616。和传统定义上的亚矮星相比,亚矮B型星温度更高,亮度也更亮。

  此次在开普勒数据中发现这两颗系外行星的科学家们认为这颗行星原本是和木星或土星相类似的气态巨行星。由于其围绕公转的中央恒星进入红巨星阶段,这两颗距离恒星较近的行星被吞入恒星膨胀的稀薄大气之中。这样的结果是恒星的高温炙烤着大地,两颗行星上的液体和气体很快就被蒸发逃逸殆尽,最终只剩下两个光秃秃的岩石星球,也就是我们现在所发现的这两颗地球大小的系外行星。

  但是来自以色列理工学院的天体物理学家艾里尔·贝尔(Ealeal Bear)以及诺姆·索克(Noam Soker)则提出了一种不一样的见解。他们认为,这两颗地球大小的岩石星球有可能是由一颗气态巨行星形成的,这样一颗巨行星的质量至少是木星的5倍以上,其含有的液体和气体都已经在恒星的炙烤下消失。随后,这颗巨行星留下的岩石内核在恒星引力作用下一分为二,成为了今天我们所见到的两颗独立行星。

  行星共振理论?

  贝尔和索克之所以提出这一新理论,是因为他们对这两颗行星之间存在的轨道共振问题非常关注。所谓轨道共振就是指在一个系统中,有两个天体围绕第三个天体运行,这两个绕行的天体之间存在的一种引力位置作用关系。当行星之间的轨道公转周期呈现某种比例关系时,就有可能发生轨道共振,这将对行星的轨道和其它条件造成显著影响。

  而在此次发现的两颗系外行星的案例中,这两颗行星的轨道周期之比恰为3:2,也就是说,当一颗行星完成3周轨道运行时,另一颗刚好完成两周。

  行星的发现者们认为这两颗行星在被恒星的外层气体壳包裹之前,其轨道便已经处于3:2的共振关系。但是贝尔和索克不这么认为,他们指出这种观点是站不住脚的。因为当恒星肿胀的气体外壳包裹住这两颗行星时,必将破坏其当时业已存在的这种共振关系。索克认为这种恒星气体外壳将行星“吞噬”的过程是“一种迅速发生的激烈过程”。

  根据他们两人的最新研究结果,这颗单独的气态大行星对于这颗恒星本身的演化也起到了重要的影响。当它被红巨星巨大的气体外壳包裹时,行星和气体外壳之间发生摩擦,这样一来行星的动量被不断转嫁到气体外壳中,这一过程帮助恒星的外层气体壳散逸殆尽,留下一个裸露的恒星内核。

  按照这种情况,至少有两块原始巨行星的碎片残留了下来并继续围绕恒星运行,其余的更多碎片或许已经落入恒星焚毁或是已经被从这一体系中弹射出去。

  更多类似案例?

  瓦列里·冯-格洛特尔(Valerie Van Grootel)是荷兰列日大学天文学家,她是最先发现这两颗系外行星的科学家之一。她认为这一理论对于她和她小组的发现是一个“有趣的解读。”

  她说:“他们对我们的解释给出的质疑是有意义的。确实设想当恒星的气体外壳包裹住这两颗行星时,假设两者之间原有的共振关系不发生变化是非常困难的。”但是她也补充道,这两颗行星也有可能在恒星气体外壳的吞噬事件发生之后达成3:2共振状态。

  然而索克对这种说法也提出了反驳,他指出,根据开普勒望远镜给出的数据来看,这一行星系统中似乎还存在着第三颗尚未被确认的行星体。对于这种现象,他们给出的单一巨行星内核分裂说显然可以比原有理论更加自然地做出解释。他说:“我们的模型‘自然地’给出了第三颗甚至更多行星存在于这一系统中的可能性。”因为那颗原始巨行星内核可以分裂成多个碎片,从而形成多颗单独的较小行星。

  罗尼·巴内斯(Rory Barnes)是美国华盛顿大学的天文学家,他评价这一新理论是对于现有理论“可信的替代选项”,但是他强调目前仍然需要更多的计算机模拟以便给出两种理论的取舍。

  他说:“考察更多类似恒星KIC 05807616的星系情况也是可以考虑的。因为这样做将可以增加输入计算机模型中的数据。”(晨风)

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channelId 1 1 4000光年外地球大小系外行星或为行星残存体 1 据美国国家地理网站报道,一项最新研究指出,一对在很近的距离上围绕一颗垂死恒星公转的地球大小的系外行星,可能是原有木星大小的气态巨行星被摧毁之后留下的残存体