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氦覆盖的行星可能在我们星系的其他星星周围普遍存在

发布时间:2018-05-15

/ em利用来自美国宇航局斯皮策太空望远镜的数据,天文学家提出,我们的星系中有数千个温暖的海王星和亚海王星大小的系外行星可能会发现氦气气氛。 / em

它们不会像气球一样漂浮,也不会让你有机会以高嗓门说话,但是拥有氦气天空的行星在我们的银河系中可能构成一个异域的行星类。使用美国宇航局斯皮策太空望远镜数据的研究人员认为,温暖的海王星大小的行星和氦气云可能会散布在成千上万的银河系中。

“我们在我们自己的太阳系中没有像这样的行星,”加利福尼亚州帕萨迪纳市喷气推进实验室的NASA哈勃研究员胡仁玉说,他还接受了一项关于研究结果的新研究的主要作者,天体物理杂志。 “但我们认为有氦气氛的行星可能在其他恒星周围很普遍。”

在研究之前,天文学家一直在研究我们星系中所谓的温暖的海王星数量惊人的数目。美国宇航局的开普勒太空望远镜已经发现了数百个属于这一类别的候选行星。它们是海王星或更小的尺寸,与它们的恒星相比,它们紧密的轨道比我们自己的水星对我们的太阳的嘶嘶作响。这些行星的温度超过1,340华氏度(1,000开尔文),并且在一两天内就会围绕它们的恒星运行。

在这项新研究中,胡和他的团队认为,一些温暖的海王星和温暖的海王星以下的小海王星可能会富含氦气。他们说,这些行星与它们炽热的恒星紧密接触会导致它们大气中的氢气蒸发。

“氢气比氦气轻四倍,所以它会慢慢从行星的大气中消失,随着时间的推移,它们随着氦气浓度变得更浓。”胡说。 “这个过程将是循序渐进的,需要100亿年才能完成。”作为参考,我们的地球大约有45亿年的历史。

温暖的海王星被认为有岩石或液体核心,被气体包围。如果氦气确实是它们大气中的主要成分,那么行星就会呈现白色或灰色。相比之下,我们自己的太阳系的海王星却是一颗蔚蓝的天空。大气中的甲烷吸收红色,使海王星呈蓝色。

事实上,在一个特定的温暖的海王星中缺乏甲烷,被称为GJ 436b,这导致了胡和他的团队发展了他们的氦星行星理论。斯皮策先前曾观测到位于距离33光年远的GJ 436b,并发现了碳而不是甲烷的证据。这对科学家来说是令人费解的,因为甲烷分子是由一个碳原子和四个氢原子组成的,这样的行星预计会有很多氢。为什么氢不与碳结合产生甲烷?

根据这项新的研究,氢可能是由来自主星的辐射在地球上慢慢蒸发的。用较少的氢气,碳将与氧气配对以产生一氧化碳。事实上,斯皮策发现了GJ 436b大气中一氧化碳占优势的证据。

测试这一理论的下一步是观察其他温暖的海王星是否存在一氧化碳和二氧化碳的迹象,这些是氦气氛的指标。该团队说,这可能是在美国宇航局哈勃太空望远镜的帮助下完成的,美国宇航局即将推出的詹姆斯韦伯太空望远镜有一天可能会直接探测到氦气。

与此同时,古怪的外行星世界仍然让天文学家感到惊讶。

剑桥和JPL的麻省理工学院的合作者Sara Seager说:“任何可以想象的行星都可能存在,在某个地方,只要它符合物理学和化学规律。 “行星的质量,尺寸和轨道非常多样,我们预计这会扩展到外行星环境。”

本文的第三作者是帕萨迪纳加利福尼亚理工学院的Yuk Yung和JPL。

JPL负责管理华盛顿美国宇航局科学任务局的斯皮策太空望远镜任务。科学行动在帕萨迪纳加利福尼亚理工学院的斯皮策科学中心进行。航天器的运行基于位于科罗拉多州利特尔顿的洛克希德马丁太空系统公司。数据存档在位于加州理工学院红外处理和分析中心的红外科学档案库中。加州理工学院为NASA管理JPL。

出版物:接受在天体物理学杂志上发表

PDF研究副本:温暖的海王星和次海王星大小的外行星上的氦气和应用于GJ 436 b

来源:惠特尼克拉文,喷气推进实验室

图片:NASA / JPL-Caltech

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