NASA揭开系外行星神秘变小之谜

NASA揭开系外行星神秘变小之谜一项新的研究可以解释介于超级地球和亚海王星之间的"失踪"系外行星。一些系外行星似乎正在失去它们的大气层并逐渐缩小。在一项利用美国宇航局退役的开普勒太空望远镜进行的新研究中，天文学家发现了可能原因的证据：这些行星的核心正在由内而外地挤走它们的大气层。系外行星的大小差距系外行星（太阳系外的行星）有各种各样的大小，从小型岩石行星到巨大的气态巨行星。介于两者之间的是岩石质地的超级地球和具有浮肿大气层的较大的亚海王星。但是，科学家们一直在努力更好地了解那些大小介于地球1.5倍到2倍之间（或者介于超级地球和亚海王星之间）的行星，但其中有一个明显的缺失--"大小差距"。Caltech/IPAC研究科学家杰西-克里斯蒂安森（JessieChristiansen）说："科学家们现在已经确认探测到了5000多颗系外行星，但是直径在地球1.5倍到2倍之间的行星比预期的要少。系外行星科学家现在有足够的数据来说明这种差距并非侥幸。有什么东西在阻碍行星达到和/或保持这种大小"。这幅艺术家的概念图展示了亚海王星系外行星TOI-421b可能的样子。在一项新的研究中，科学家们发现了新的证据，表明这类行星是如何失去大气层的。图片来源：NASA、ESA、CSA和D.Player(STScI)研究人员认为，这种差距可以用某些亚海王星随着时间的推移而失去大气层来解释。如果行星没有足够的质量，也就是没有足够的引力来维持其大气层，就会出现这种损失。因此，质量不够大的亚海王星会缩小到与超级地球差不多大小，从而在两种大小的行星之间留下了差距。但这些行星究竟是如何失去大气层的，一直是个谜。科学家们已经确定了两种可能的机制：一种叫做核心动力质量损失；另一种叫做光蒸发。这项研究发现了支持第一种机制的新证据。这段视频解释了系外行星或太阳系外行星主要类型之间的区别。资料来源：NASA/JPL-加州理工学院解开谜团克里斯蒂安森说："当行星炙热内核发出的辐射随着时间推移将大气层推离行星时，就会发生由内核驱动的质量损失。行星间隙的另一个主要解释是光蒸发，即行星的大气层基本上被其主恒星的热辐射吹散。在这种情况下，来自恒星的高能辐射就像吹风机吹在冰块上一样。""光蒸发被认为发生在行星最初的一亿年里，而由核心驱动的质量损失被认为发生得更晚--接近行星生命的10亿年。但无论是哪种机制，如果没有足够的质量，你就无法坚持下去，你就会失去大气层并缩小，"克里斯蒂安森补充道。这张信息图详细介绍了系外行星的主要类型。科学家们一直致力于更好地理解介于超级地球和次海王星之间的行星的"大小差距"或明显缺失。资料来源：NASA/JPL-加州理工学院通过观测发现证据在这项研究中，奇斯蒂安森和她的合著者使用了美国宇航局开普勒太空望远镜扩展任务K2的数据，观察了年龄在6亿到8亿年之间的Praesepe星团和Hyades星团。由于一般认为行星的年龄与其宿主恒星的年龄相同，因此该星系中的亚海王星已经过了可能发生光气蒸发的年龄，但还没有老到经历核心动力质量损失的程度。因此，如果研究小组发现普雷塞佩和哈迪斯（Hyades）中有大量的亚海王星（与其他星团中的老恒星相比），他们就可以得出结论：光汽化并没有发生。在这种情况下，最有可能解释质量较小的亚海王星随着时间的推移会发生什么的是核心动力质量损失。在观测Praesepe星团和Hyades星团时，研究人员发现这些星团中几乎100%的恒星轨道上仍有一颗亚海王星或候选行星。从这些行星的大小来看，研究人员认为它们还保留着大气层。这幅插图描绘的是美国宇航局的系外行星猎手--开普勒太空望远镜。该机构于2018年10月30日宣布，开普勒的燃料耗尽，将在远离地球的当前安全轨道上退役。开普勒留下了2600多个系外行星发现。资料来源：美国国家航空航天局/温迪-斯坦泽尔/丹尼尔-拉特这与K2观测到的其他更古老的恒星（年龄超过8亿岁的恒星）不同，其中只有25%的恒星拥有亚海王星轨道。这些恒星更老的年龄更接近核心动力质量损失被认为发生的时间范围。根据这些观测结果，研究小组得出结论，Praesepe和Hyades不可能发生光蒸发。如果发生了，那也应该是在几亿年前，这些行星的大气层即使有也所剩无几了。这就使得核心动力质量损失成为这些行星大气层可能发生的主要解释。正在进行的研究和开普勒的遗产克里斯蒂安森的团队花了五年多的时间建立了这项研究所需的候选行星目录。但她说，这项研究远未完成，目前对光蒸发和/或核心动力质量损失的理解有可能发生变化。在有人宣布这个行星间隙之谜被彻底揭开之前，这些发现很可能还要经过未来研究的检验。这项研究是利用美国宇航局系外行星档案馆进行的，该档案馆由位于帕萨迪纳的加州理工学院根据与美国宇航局签订的合同运营，是系外行星探索计划的一部分，位于南加州的美国宇航局喷气推进实验室。喷气推进实验室是加州理工学院的一个分部。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1397987.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1397987.htm

银河系最热的系外行星：外星大气层蕴藏罕见的铽元素

银河系最热的系外行星：外星大气层蕴藏罕见的铽元素天《文学与天体物理学》杂志上的新研究揭示了关于这个滚烫的怪兽大气层的发现。"我们已经开发了一种新的方法，使我们有可能获得更详细的信息。"隆德大学天体物理学博士生尼古拉斯-博萨托说："利用这个方法，我们发现了七种元素，包括稀有物质铽，这在以前从未在任何系外行星的大气层中发现过。"铽是一种稀土金属，属于所谓的镧系元素。该物质于1843年由瑞典化学家卡尔-古斯塔夫-莫桑德在斯德哥尔摩群岛的Ytterby矿区发现。这种物质在自然界中非常罕见，今天世界上99%的铽的生产都发生在内蒙古的巴彦奥博白云鄂博矿区。在一颗系外行星的大气中发现铽是非常令人惊讶的。大多数系外行星是由天文学家对恒星的亮度进行测量后发现的。当一颗系外行星从其恒星前面经过时，恒星的亮度会降低。由于他们先进的测量方法，研究人员已经成功地过滤掉了KELT-9b大气层中的主要信号。这为发现其他系外行星大气层的更多信息提供了可能。尼古拉斯-博萨托解释说："对较重元素的更多了解有助于我们，除其他外，确定系外行星的年龄以及它们是如何形成的。"系外行星，或称太阳系外行星，是指除我们自己的太阳系以外的其他太阳系中的行星。第一个被证实的发现是在1992年，是一颗围绕中子星运行的系外行星。三年后，发现了第一颗有类似太阳的恒星的系外行星。从那时起，已经有超过5000颗系外行星被记录下来。系外行星的存在往往会引发关于宇宙中其他地方存在生命的可能性的问题。探测超热系外行星大气层中的重元素是了解行星大气层如何运作的另一个步骤。尼古拉斯-博萨托总结说："我们对这些行星了解得越多，我们在未来找到地球2.0的机会就越大。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1358689.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1358689.htm

系外行星大气首现稀有元素铽

系外行星大气首现稀有元素铽KELT-9b是银河系内最热的系外行星，围绕一颗遥远的恒星运行，距离地球约670光年。该天体的平均温度高达惊人的4000℃，自2016年被发现以来，一直令全球天文学家深深着迷。最新研究负责人、隆德大学天体物理学博士生尼古拉斯·博尔萨托表示，他们开发出了一种新方法，可获得有关行星更详细的信息。利用这种方法，他们发现了7种元素，包括稀有元素铽，科学家们此前从未在任何系外行星的大气层中发现过这种元素。博尔萨托说，在系外行星的大气层中发现铽令人惊讶，对这些行星了解越多，未来找到“地球2.0”的机会就越大。系外行星是指位于太阳系外的其他恒星系中的行星。1995年，科学家探测到第一颗围绕类日恒星的系外行星，迄今已经记录了5000多颗系外行星，他们希望能从这些行星中探测到生命的存在。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1357273.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1357273.htm

天文学家揭秘遥远系外行星TOI-1136的演化过程

天文学家揭秘遥远系外行星TOI-1136的演化过程如果系统中的每个天体都是一只鸭子或小鸭子，TOI-1136系统的有趣再现。资料来源：RaeHolcomb/UCI在1月29日发表于《天文学杂志》（TheAstronomicalJournal）上的一篇论文中，研究人员分享了TESS-Keck巡天的结果，对绕TOI-1136运行的系外行星进行了详尽的描述，TOI-1136是该星系中的一颗矮星，距离地球超过270光年。这项研究是该研究小组利用美国国家航空航天局的凌日系外行星巡天卫星（TESS）提供的数据，于2019年对该恒星和系外行星进行初步观测的后续研究。该项目通过对凌日时间变化的计时，首次估算了系外行星的质量，而凌日时间变化是衡量轨道行星相互间引力的一个指标。在最近的研究中，研究人员将TTV数据与恒星的径向速度分析结合起来。利用加利福尼亚州汉密尔顿山利克天文台的自动行星发现者望远镜和夏威夷莫纳凯亚山上W.M.凯克天文台的高分辨率梯形光谱仪，他们可以通过多普勒效应的红移和蓝移探测到恒星运动的细微变化--这有助于他们以前所未有的精度确定行星质量读数。为了获得这个太阳系中行星的精确信息，研究小组利用数百个径向速度测量数据和TTV数据建立了计算机模型。第一作者科里-比尔德（CoreyBeard）是加州大学洛杉矶分校物理学博士候选人，他说，将这两种读数结合起来，可以获得比以往任何时候都更多的关于这个系统的知识。比尔德说："我们花了很多时间反复试验，但在开发出系外行星文献中迄今为止最复杂的行星系统模型之一后，我们对自己的成果非常满意。"该论文的合著者、加州大学洛杉矶分校物理学和天文学副教授保罗-罗伯逊（PaulRobertson）说，行星数量之多是激励天文小组开展进一步研究的一个因素。他说："我们认为，从研究的角度来看，TOI-1136是非常有利的，因为当一个系统拥有多颗系外行星时，我们可以控制行星演化对宿主恒星的影响，这有助于我们关注导致这些行星具有这种特性的个别物理机制。"罗伯逊补充说，当天文学家试图对不同太阳系中的行星进行比较时，由于恒星的不同特性及其在银河系不同部分的位置，会有许多变量存在差异。他说，观察同一系统中的系外行星可以研究经历过相似历史的行星。TOI-1136系统及其年轻恒星闪烁的艺术效果图。资料来源：RaeHolcomb/PaulRobertson/UCI按照恒星的标准，TOI-1136非常年轻，只有7亿岁，这也是吸引系外行星猎手的另一个特点。罗伯逊说，寻找年轻恒星既"困难又特殊"，因为它们非常活跃。在恒星发展的这一阶段，磁性、太阳黑子和太阳耀斑更加普遍和强烈，由此产生的辐射会冲击和雕刻行星，影响它们的大气层。TOI-1136中已确认的系外行星TOI-1136b至TOI-1136g被专家们归类为"亚海王星"。罗伯逊说，最小的一颗行星的半径是地球的两倍多，其他行星的半径最多是地球的四倍，与天王星和海王星的大小相当。根据这项研究，所有这些行星绕TOI-1136运行的时间都少于水星绕地球太阳运行的88天。罗伯逊说："我们把整个太阳系装进了恒星周围的一个如此小的区域，以至于我们这里的整个行星系统都在这个区域之外。"它们对我们来说是奇怪的行星，因为我们的太阳系中没有与它们完全相似的东西，"合著者、加州大学洛杉矶分校物理学博士候选人蕾-霍尔科姆（RaeHolcomb）说。"但我们对其他行星系统的研究越多，就越觉得它们可能是银河系中最常见的行星类型"。这个太阳系的另一个奇特成分是可能存在第七颗行星，但尚未得到证实。研究人员检测到了该系统中另一种共振力的一些证据。罗伯逊解释说，当行星的运行轨道相互靠近时，它们会相互产生引力。他说："当你听到钢琴弹奏的和弦时，你会觉得很好听，这是因为你听到的音符之间存在共振，甚至是间隔。这些行星的轨道周期也有类似的间隔。当系外行星发生共振时，每次拉力的方向都是一致的。这可能会产生破坏稳定的效果，或者在特殊情况下，它可以使轨道更加稳定。"罗伯逊指出，这次调查远远没有回答他的研究小组关于这个系统中系外行星的所有问题，而是让研究人员希望获得更多的知识，特别是关于行星大气成分的知识。通过美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜（JamesWebbSpaceTelescope）先进的光谱分析能力，可以更好地进行这方面的研究。"加州大学利克天文台和凯克天文台都参与了这个非常重要的系统的表征工作，对此我感到非常自豪，"加州大学天文台副主任马修-谢特龙（MatthewShetrone）说。"在同一个系统中有这么多中等大小的行星，确实让我们能够测试行星形成的情况。我想更多地了解这些行星，我们会在同一个太阳系中发现熔岩世界、水世界和冰世界吗？感觉就像科幻小说一样"。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1416311.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1416311.htm

韦伯太空望远镜探测到系外行星 K2-18b 上的关键分子

韦伯太空望远镜探测到系外行星K2-18b上的关键分子这幅艺术家的概念图展示了根据科学数据绘制的系外行星K2-18b的样子。K2-18b是一颗系外行星，质量是地球的8.6倍，它围绕着位于宜居带的冷矮星K2-18运行，距离地球120光年。美国国家航空航天局的詹姆斯-韦伯太空望远镜对K2-18b进行了一项新的调查，发现了包括甲烷和二氧化碳在内的含碳分子的存在。甲烷和二氧化碳的大量存在以及氨的缺乏支持了这样一种假设，即在K2-18b的富氢大气层下可能存在一个水海洋。美国国家航空航天局哈勃太空望远镜的观测首次揭示了这颗宜居带系外行星的大气特性，随后的进一步研究改变了我们对该系统的认识。K2-18b围绕着位于宜居带的冷矮星K2-18运行，距离地球120光年，位于狮子座。K2-18b等系外行星的大小介于地球和海王星之间，与太阳系中的任何行星都不同。由于附近没有类似的行星，因此人们对这些"亚海王星"的了解甚少，天文学家们对其大气层的性质也争论不休。亚海王星K2-18b可能是一颗水洋系外行星的说法令人好奇，因为一些天文学家认为，这些世界是寻找系外行星生命证据的理想环境。用韦伯的近红外成像仪和无缝摄谱仪（NIRISS）以及近红外摄谱仪（NIRSpec）获得的K2-18b的光谱显示，这颗系外行星的大气层中含有大量甲烷和二氧化碳，还可能探测到一种叫做二甲基硫醚（DMS）的分子。K2-18b的质量是地球的8.6倍，围绕位于宜居带的冷矮星K2-18运行，距离地球120光年。资料来源：NASA、ESA、CSA、RalfCrawford（STScI）、JosephOlmsted（STScI）、NikkuMadhusudhan（IoA）剑桥大学天文学家、公布这些结果的论文的第一作者尼库-马德胡苏丹解释说："我们的发现强调了在寻找其他地方的生命时考虑各种宜居环境的重要性。传统上，在系外行星上寻找生命的工作主要集中在较小的岩石行星上，但较大的海王星世界明显更有利于大气观测"。甲烷和二氧化碳含量丰富，而氨含量不足，这支持了在K2-18b的富氢大气层下可能存在水海洋的假设。在地球上，只有生命才会产生这种物质。地球大气中的大部分DMS是由海洋环境中的浮游植物释放的。DMS的推断不太可靠，需要进一步验证。"即将进行的韦伯观测应该能够证实K2-18b的大气中是否确实存在大量的DMS，"Madhusudhan解释说。虽然K2-18b位于宜居带，而且现在已知它蕴藏着含碳分子，但这并不一定意味着这颗行星能够孕育生命。这颗行星的体积很大，半径是地球半径的2.6倍，这意味着行星内部很可能含有大量的高压冰幔，就像海王星一样，但是富氢大气层和海洋表面较薄。据预测，海洋世界将拥有水的海洋。不过，也有可能海洋温度过高，不适合居住，或者是液态的。卡迪夫大学的苏巴吉特-萨卡尔（SubhajitSarkar）解释说："虽然太阳系中不存在这种行星，但亚海王星是迄今为止银河系中最常见的行星类型。我们获得了宜居带亚海王星迄今为止最详细的光谱，这使我们能够计算出其大气层中存在的分子"。描述像K2-18b这样的系外行星的大气层--即确定其气体和物理条件--是天文学中一个非常活跃的领域。然而，这些行星在体积大得多的母恒星的耀眼光芒下显得黯然失色，这使得探索系外行星大气层变得尤为具有挑战性。研究小组通过分析K2-18b母恒星穿过系外行星大气层时发出的光线，避开了这一挑战。K2-18b是一颗凌日系外行星，这意味着当它穿过母恒星表面时，我们可以探测到亮度的下降。2015年，NASA的K2任务就是这样首次发现这颗系外行星的。这意味着在凌日过程中，极小一部分星光会穿过系外行星的大气层，然后到达韦伯望远镜这样的望远镜。星光穿过系外行星大气层时会留下痕迹，天文学家可以将这些痕迹拼凑起来，从而确定系外行星大气层中的气体。詹姆斯-韦伯的能力和未来研究"这一结果之所以能够实现，是因为韦伯望远镜的波长范围扩大，灵敏度空前，只需两次凌日就能对光谱特征进行强有力的探测，"马德胡苏丹说。"相比之下，用韦伯望远镜进行的一次凌日观测与用哈勃望远镜在相对较窄的波长范围内进行的八次观测（历时数年）的精度相当。剑桥大学的SavvasConstantinou解释说："这些结果仅仅是对K2-18b进行两次观测的结果，还有更多的观测结果正在进行中。这意味着我们在这里的工作只是韦伯能观测到的宜居带系外行星的早期展示。"研究小组的研究成果已被接受发表在《天体物理学杂志通讯》上。研究小组现在打算利用望远镜的中红外光谱仪（MIRI）进行后续研究，他们希望这将进一步验证他们的发现，并为K2-18b的环境条件提供新的见解。"我们的最终目标是在宜居系外行星上发现生命，这将改变我们对我们在宇宙中的位置的认识，"马德胡苏丹总结道。"在这一探索过程中，我们的发现是朝着更深入地了解水星世界迈出的充满希望的一步。"美国国家航空航天局的詹姆斯-韦伯太空望远镜是世界上最重要的太空科学观测站。它正在揭开太阳系的神秘面纱，眺望其他恒星周围的遥远世界，探索宇宙的神秘结构和起源以及我们在宇宙中的位置。韦伯望远镜是一项国际计划，由美国国家航空航天局（NASA）领导，其合作伙伴包括欧洲航天局（ESA）和加拿大航天局（CanadianSpaceAgency）。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1383333.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1383333.htm

科学家发现系外行星开普勒-1658b正在螺旋式靠近其恒星

科学家发现系外行星开普勒-1658b正在螺旋式靠近其恒星他们不确定这颗系外行星究竟何时会螺旋式死亡，但他们确实相信，随着这颗行星的轨道慢慢靠近其老化的恒星，这个时间会在未来的某个时候到来。"我们之前已经检测到了系外行星向其恒星吸气的证据，但我们之前从未见过这样一颗围绕进化恒星的行星，"关于这颗螺旋式系外行星的新研究的共同作者ShreyasVissapragada在一份声明中分享道。科学家们指出，确定一颗系外行星轨道的确切衰变是非常困难的。这是因为这个过程实际上是相当缓慢的，而且在大多数情况下，除了系外行星的轨道衰减时变暗之外，我们没有任何有效的方法来衡量这种衰减。不过，如果我们保持关注并跟踪这种衰变，我们往往可以捕捉到关于螺旋状的系外行星的细节，这些行星正在缓慢地走向死亡。科学家们认为，系外行星轨道的衰减很可能是由行星和其恒星之间的潮汐相互作用造成的。这些相互作用类似于影响我们月球和地球的相互作用。然而，在我们的情况下，潮汐相互作用将月球和地球进一步分开，而不是更接近。这也不是科学家们发现的唯一的螺旋状系外行星，只是其他的没有像这颗那样围绕着恒星运行，这就是为什么它获得了如此多的关注。也许我们可以利用詹姆斯-韦伯太空望远镜更仔细地观察这些类型的行星，甚至了解更多关于潮汐相互作用方式的原因。如果不出意外，观察这颗系外行星缓慢地螺旋式死亡，这一过程可以为我们提供一些关于这类行星死亡的急需的信息。科学家们预计太阳最终会杀死地球，也许这可以提供一些关于未来如何发生的更多信息。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1336251.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1336251.htm