天文学家发现不应存在的怪异"禁忌"行星 挑战气态巨行星形成理论

天文学家发现不应存在的怪异"禁忌"行星挑战气态巨行星形成理论M型矮星比我们的太阳更小、更冷，是我们银河系中最常见的恒星。由于它们的体积小，这些恒星的温度往往只有太阳的一半，而且颜色更红。它们的亮度很低，但寿命却极长。尽管红矮星比其他更大质量的恒星承载更多的行星，但它们的形成历史使它们不太可能成为承载气态巨行星的候选者。图为艺术家对围绕一颗名为TOI-5205的小红矮星运行的大型气体巨行星的构想。到目前为止，在像TOI-5205这样的低质量M型矮星周围的行星系统中还没有发现气态巨行星。图片由凯瑟琳-凯恩提供，卡内基科学研究所提供。这颗新发现的行星TOI5205b首先被美国宇航局的凌日系外行星探测卫星（TESS）确定为一个潜在的候选行星。Kanodia的团队，包括卡内基的AnjaliPiette、AlanBoss、JohannaTeske和JohnChambers确认了它的行星性质，并使用各种地面仪器和设施对其进行了定性。"主星TOI-5205的大小只是木星的四倍左右，但它却以某种方式成功地形成了一颗木星大小的行星，这相当令人惊讶！"Kanodia感叹道，他专门研究这些恒星，这些恒星占我们银河系的近四分之三，但用肉眼却无法看到，他还就这一发现写了一篇博文。虽然已经发现有少量的气态巨行星围绕着较老的M型矮星运行。但是到目前为止还没有在像TOI-5205这样的低质量M型矮星周围的行星系统中发现气态巨行星。为了方便说明比例，可以把围绕类似太阳的恒星运行的类似木星的行星比作一颗围绕柚子的豌豆；对于TOI-5205b来说，由于主星小得多，它更像是一颗围绕柠檬的豌豆。事实上，当木星质量的TOI-5205b在其宿主面前穿过时，它阻挡了大约7%的光线--这是已知的最大的系外行星过境。行星诞生于围绕年轻恒星的气体和尘埃的旋转盘中，最常用的气体行星形成理论是需要大约10个地球质量的这种岩石材料积累起来，形成一个巨大的岩石核心，之后它迅速从盘的邻近区域扫除大量气体，形成我们今天看到的巨大行星。发生这种情况的时间框架是至关重要的。卡诺迪亚解释说："TOI-5205b的存在扩展了我们对这些行星诞生的星盘的了解。在开始时，如果盘中没有足够的岩石物质来形成最初的核心，那么就不能形成一个气态巨行星。而在最后，如果圆盘在巨大的核心形成之前就蒸发掉了，那么我们就不能形成一个气态巨行星。然而TOI-5205b的形成却完全没有遵循这些，因此根据我们目前对行星形成的名义理解，TOI-5205b不应该存在；它是一颗'禁忌'行星。"研究小组表明，这颗行星非常大的过境深度使得它非常有利于未来用最近发射的JWST进行观测，这可能会对它的大气层有一些了解，并对它的形成之谜提供一些额外的线索。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1346377.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1346377.htm

天文学家发现"超级蓬松"的系外行星 其密度类似棉花糖

天文学家发现"超级蓬松"的系外行星其密度类似棉花糖WASP-193b大约比附近的气态巨行星木星大50%，但其质量经计算仅为木星的0.14。此外，这颗行星的密度估计约为每立方厘米0.059克。相比之下，木星的密度接近每立方厘米1.33克，地球的密度为每立方厘米5.51克。这意味着这颗行星的密度相当于棉花糖，每立方厘米约为0.05克。WASP-193b属于被称为"蓬松木星"的一类行星，是迄今为止第二亮的行星，仅次于类似海王星的开普勒51d。在迄今为止发现的5400多颗行星中，它无疑是一个奇葩。西班牙安达卢西亚天体物理研究所的高级研究员弗朗西斯科-波苏埃洛斯（FranciscoPozuelos）是有关这一发现的论文的共同第一作者，他说，根据经典的进化模型，他们无法解释这颗行星是如何形成的。研究小组认为，这颗气态巨行星主要由氦和氢组成，从而形成了一个庞大的大气层，比木星的大气层还要向外延伸数万公里。仔细观察这颗行星的大气层应该会发现更多有助于缩小其进化路径的线索，他们可能会得到机会。天文学家认为，WASP-193b是詹姆斯-韦伯太空望远镜（JamesWebbSpaceTelescope）的理想目标。研究小组的研究成果发表在《自然》杂志上，论文题目是：木星大小的行星WASP-192b周围的扩展低密度大气层。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1431042.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1431042.htm

天文学家发现极端系外行星炽热的红色星球火山活动剧烈

天文学家发现极端系外行星炽热的红色星球火山活动剧烈访问：NordVPN立减75%+外加3个月时长另有NordPass密码管理器系外行星火山图。图片来源：NASA、ESA、CSA、DaniPlayer凯恩没想到，在这个遥远的恒星系统中，有一颗行星上布满了许多活火山，从远处看去，会呈现出火红的色调。他说："这是一个发现的时刻，你会想，'哇，这真的存在，太神奇了'。"详细介绍这一发现的论文已发表在《天文杂志》上。美国国家航空航天局的凌日系外行星巡天卫星（TESS）于2018年发射升空，它搜寻太阳系外的系外行星，这些行星环绕着天空中最亮的恒星运行，其中包括那些可能孕育生命的行星。凯恩正在研究一个名为HD104067的恒星系统，它距离我们的太阳大约66光年，人们已经知道它蕴藏着一颗巨大的行星。TESS刚刚在该星系中发现了一颗新的岩石行星的信号。在收集有关这颗行星的数据时，他意外地发现了另一颗行星，从而使该星系中已知的行星总数达到了三颗。TESS发现的这颗新行星是一颗像地球一样的岩石行星，但比地球大30%。然而，与地球不同的是，它与木卫一有更多的共同之处，木卫一是木星最内侧的岩石卫星，也是太阳系中火山最活跃的天体。凯恩说："这是一颗陆地行星，我把它形容为打了类固醇的木卫二。它被迫处于火山不断爆发的状态。在光学波长下，你可以看到一颗发光、发红、表面有熔岩的行星。"这颗名为TOI-6713.01的新行星的表面温度为2600开尔文，比某些恒星的温度还要高。了解潮汐能及其影响木卫二和这颗行星上的火山活动都是引力造成的。木卫一距离木星非常近。木星的其他卫星迫使木卫一进入围绕木星的椭圆或"偏心"轨道，而木星本身具有非常强大的引力。凯恩说："如果没有其他卫星，木卫一将在环绕木星的圆形轨道上运行，它的表面将是安静的。相反，木星的引力对木卫一的挤压非常大，以至于它不断出现火山喷发。"同样，HD104067星系中有两颗行星比这颗新行星离恒星更远。这些外行星也迫使内部的岩石行星进入围绕恒星的偏心轨道，使其在运行和旋转时受到挤压。凯恩将这种情况比作球拍类运动，橡胶小球在不断被球拍击打的过程中会反弹得更多，温度更高。这种效应被称为潮汐能，是指一个物体对另一个物体的引力效应。在地球上，潮汐主要是月球引力拖动海洋的结果。下一步，凯恩和他的同事们想测量这颗火焰星球的质量，了解它的密度。这将告诉他们有多少物质可以从火山中喷出。行星的潮汐效应历来不是系外行星研究的重点。也许这一发现会改变这一现状。这让我们了解到一个陆地行星能被注入多少能量的极端情况，以及由此产生的后果。虽然我们知道恒星会增加行星的热量，但这里的绝大部分能量是潮汐能，这一点不容忽视。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1431403.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1431403.htm

天文学家正研究奇特灼热系外行星WASP-76 b的化学元素构成

天文学家正研究奇特灼热系外行星WASP-76b的化学元素构成由博士StefanPelletier领导的国际团队蒙特利尔大学Trottier系外行星研究所的学生最近宣布，他们对极热的巨型系外行星WASP-76b进行了详细研究。使用双子座北望远镜上的MAROON-X仪器，该团队能够识别并测量地球大气中11种化学元素的丰度。其中包括形成岩石的元素，其丰度甚至不为太阳系中的巨行星（例如木星或土星）所知。该团队的研究发表在《自然》杂志上。Pelletier说：“数百光年外的系外行星能够教会我们一些本来不可能了解我们自己的太阳系的东西，这种情况确实很少见。这项研究就是这种情况。”此处描绘的超热巨型系外行星WASP-76b是一个非常热的世界，其轨道非常靠近其巨星。图片来源：国际双子座天文台/NOIRLab/NSF/AURA/J一个巨大、炎热、陌生的世界WASP-76b是一个陌生的世界。它达到极端温度是因为它非常接近其母星，这是一颗距离双鱼座634光年的大恒星：大约比水星到太阳的距离近12倍。它的质量与木星相似，但体积几乎是木星的六倍，因此相当“膨胀”。自从2013年广角行星搜索(WASP)计划发现它以来，许多团队对其进行了研究并确定了其大气中的各种元素。值得注意的是，在2020年3月《自然》杂志上发表的一项研究中，一个团队发现了铁特征，并假设地球上可能存在铁雨。意识到这些研究价值后，Pelletier开始利用夏威夷双子座北8米望远镜（国际双子座天文台的一部分）上的MAROON-X高分辨率光学摄谱仪对WASP-76b进行新的独立观测，由NSF的NOIRLab运营。“我们认识到，强大的新型MAROON-X摄谱仪将使我们能够以任何巨行星前所未有的详细程度研究WASP-76b的化学成分，”该研究的合著者、UdeM天文学教授BjörnBenneke说道。StefanPelletier博士研究导师。StefanPelletier及其同事使用双子座北望远镜评估超热系外行星WASP-76b的大气成分。图片来源：国际双子座天文台/NOIRLab/NSF/AURA/PHorálek（奥帕瓦物理研究所）与太阳相似的构图在太阳内部，元素周期表中几乎所有元素的丰度都是非常准确的。然而在巨行星中只有少数元素是这样的，它们的成分仍然受到很少的限制。这阻碍了对这些行星形成机制的理解。由于WASP-76b距离恒星如此之近，其温度远高于2000°C。在这些温度下，许多通常在地球上形成岩石的元素（如镁和铁）被蒸发并以气态形式存在于高层大气中。研究这颗奇特的行星可以前所未有地洞察巨行星中岩石形成元素的存在和丰富程度，因为在像木星这样较冷的巨行星中，这些元素在大气层中的位置较低而无法检测到。Pelletier和他的团队在这颗系外行星的大气中测量到的许多元素的丰度——例如锰、铬、镁、钒、钡和钙——与其宿主恒星以及我们太阳的丰度非常接近。这些丰度不是随机的：它们是大爆炸的直接产物，随后是数十亿年的恒星核合成，因此科学家测量到所有恒星中的成分大致相同。然而，它与像地球这样的岩石行星的组成不同，后者的形成方式更为复杂。这项新研究的结果表明，巨行星可以保持其形成的原行星盘的整体组成。其他元素的耗尽非常有趣然而，与恒星相比，行星中的其他元素都被耗尽了——Pelletier发现这一结果特别有趣。“WASP-76b大气中似乎缺失的这些元素恰恰是那些需要更高温度才能蒸发的元素，比如钛和铝，”他说。“与此同时，那些符合我们预测的元素，如锰、钒或钙，都会在稍低的温度下蒸发。”研究小组的解释是，观测到的巨行星高层大气的成分对温度极其敏感。根据元素的凝结温度，它会以气体形式存在于大气的上部，或者凝结成液体形式，并沉入更深的层。当以气体形式存在时，它在吸收光方面发挥着重要作用，可以在天文学家的观测中看到。当它凝结时，天文学家无法检测到它，并且在他们的观测中完全不存在。“如果得到证实，这一发现将意味着两颗温度略有不同的巨型系外行星可能拥有截然不同的大气层。有点像两锅水，一锅水温度为-1°C，是冷冻水，一锅水温度为+1°C，是液态水。例如，在WASP-76b上观察到钙，但在稍微冷一点的行星上可能观察不到。”首次检测出氧化钒Pelletier团队的另一个有趣发现是检测到一种名为氧化钒的分子。这是第一次在系外行星上明确地检测到它，天文学家对此非常感兴趣，因为他们知道它会对炽热的巨行星产生重大影响。“这种分子与地球大气中的臭氧发挥着类似的作用：它在加热高层大气方面非常有效。这导致温度随着高度的变化而升高，而不是像较冷的行星上通常看到的那样降低。”镍元素在这颗系外行星大气层中的含量显然比天文学家的预期更为丰富。许多假设可以解释这一点；其一是WASP-76b可能吸积了来自类似水星的行星的物质。在我们的太阳系中，这颗小型岩石行星由于其形成方式而富含镍等金属。Pelletier的团队还发现，之前研究中报道的WASP-76b东西半球之间铁吸收的不对称性对于许多其他元素也同样存在。这意味着造成这种情况的潜在现象可能是一个全球过程，例如地球一侧存在温差或云层，而另一侧则不存在，而不是像之前建议的那样是凝结成液体形式的结果。确认并利用经验Pelletier和他的团队非常渴望更多地了解这颗系外行星和其他超热巨行星，部分原因是为了证实他们的假设，即温度略有不同的行星上可能存在截然不同的大气层。他们还希望其他研究人员能够利用他们从这颗巨大的系外行星中学到的知识，并将其应用于更好地了解我们自己的太阳系行星以及它们是如何形成的。“一代又一代的研究人员利用木星、土星、天王星和海王星测量的氢和氦丰度来确定气态行星形成理论的基准，”本内克说。“同样，在WASP-76b上测量钙或镁等重元素将有助于进一步了解气态行星的形成。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1369747.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1369747.htm

天文学家发现BEBOP-1c：系外行星在一个多行星系统中围绕双星运行

天文学家发现BEBOP-1c：系外行星在一个多行星系统中围绕双星运行环双星系统包含围绕中心的两颗恒星运行的行星，而不是像我们的太阳系那样只有一颗。环状行星同时围绕两颗恒星运行。这一发现由伯明翰大学的研究人员领导，在今天的《自然-天文学》杂志上报道。这颗新发现的行星被称为BEBOP-1c，是以收集数据的项目名称命名的。BEBOP是指由绕行行星护送的双星。BEBOP-1系统也被称为TOI-1338。2020年，利用美国宇航局TESS太空望远镜的数据，在同一系统中发现了一颗名为TOI-1338b的环状行星，伯明翰团队也对该系统做出了贡献。那颗行星是用过境法发现的，它被注意到是因为它多次从两颗恒星中较亮的那颗前面经过。庆祝用径向速度法发现行星环状系统BEBOP-1c的插图。天文学家很少把他们的眼睛放在望远镜上，而是把数据直接送到他们的电脑和笔记本电脑上，在那里对其进行分析和解释。BEBOP-1c是通过智利超大型望远镜的ESPRESSO仪器和同样位于智利的3.6米望远镜的HARPS探测到的。两者都是由欧洲南方天文台（ESO）操作的。"过境方法允许我们测量TOI-1338b的大小，但不包括其质量，而质量是该行星最基本的参数，"主要作者MatthewStanding博士说，他在伯明翰大学完成了博士学位，现在是开放大学的一名研究员。BEBOP团队当时已经在使用另一种检测方法监测这个系统，称为多普勒法。这种方法也被称为摇摆法，或径向速度法，依靠的是精确测量恒星的速度。"就是这种方法完成了第一颗系外行星的探测，马约尔和奎洛兹因此获得了2019年的诺贝尔奖。"马修当时的导师，伯明翰大学的教授阿玛瑞-特里奥说。利用安装在位于智利阿塔卡马沙漠的两台望远镜上的最先进仪器，该团队试图测量TESS所注意到的行星的质量。尽管他们做出了最大的努力，并进行了多年的工作，但该团队无法实现这一目标，相反，他们发现了第二颗行星BEBOP-1c，并测量了其质量。俄亥俄州立大学的天文学家和萨根研究员大卫-马丁说："到目前为止，只有12个已知的环状系统，这只是第二个承载了不止一颗行星的环状系统。""BEBOP-1c的轨道周期为215天，质量比地球大65倍，比木星的质量小大约5倍，"Standing博士继续说。"这是一个很难确认的系统，我们的观测被COVID-19大流行打断了，当时智利的望远镜在该行星轨道的一个关键部分关闭了六个月。这一部分的轨道直到去年才再次变得可以观测，当时我们最终完成了探测。"目前，在TOI-1338/BEBOP-1环行系统中只有两颗行星是已知的，但未来可能会发现更多的行星，并进行与该团队类似的观测。虽然很罕见，但环状行星在推动对行星产生时发生的情况的理解方面是很重要的。伯明翰大学的研究员、该研究的第二作者LalithaSairam博士解释说："行星诞生于围绕一颗年轻恒星的物质盘中，质量逐渐聚集成行星。在环状几何形状的情况下，圆盘围绕着两颗恒星。当两颗恒星互相环绕时，它们就像一个巨大的桨，扰乱了靠近它们的圆盘，阻止了行星的形成，除非是在安静和远离双星的区域。与太阳这样的单星相比，在环双星系统中更容易确定行星形成的位置和条件"。研究小组还不知道BEBOP-1c的大小，只知道它的质量，然而研究人员现在将尝试使用过境法来测量BEBOP-1c的大小。尽管没有探测到内行星TOI-1338b，研究小组还是能够对其质量做出严格的上限。现在已经知道这颗行星的密度比维多利亚海绵蛋糕还要低，这种罕见的情况使得这颗行星成为用詹姆斯-韦伯太空望远镜进行进一步研究的最佳选择。如果这些观测得以实现，它们可能会揭示出这颗罕见的环状行星形成时的化学环境。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1364979.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1364979.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