31光年外,科學家發現「最重」行星,密度比地球大一半

看慣了宇宙中那些巨大的系外行星,偶爾發現一顆迷你的系外行星,反而叫人覺得新鮮。不過,小的系外行星同樣具有值得關注的方面。最近,天文學家在31光年外發現了一顆非常小的系外行星,但它反而是「最重」的行星,這是怎麼回事呢?

(圖片說明:系外行星)

迄今為止,人類在宇宙中已經發現了超過4500顆系外行星,其中大部分都是通過兩種方法尋找到的,那就是淩日法和徑向速度法。

所謂的淩日法,指的是系外行星運行到宿主恒星和地球之間時,會遮擋住宿主恒星的一部分光線。通過觀測這顆恒星的亮度微弱變化,我們就可以推測它周圍有系外行星。如果這種變化呈現出規律性,那麼可能性就更大了,這個亮度變化的週期就代表著系外行星公轉的週期。

(圖片說明:淩日法示意圖)

除了淩日法之外,還有一種徑向速度法也是尋找系外行星的常用手段。系外行星的引力,可以對宿主恒星造成輕微的拉扯作用。隨著系外行星的公轉,其宿主恒星的位置也會出現輕微的擺動,這種擺動會對宿主恒星光的波長造成影響,從而被我們發現。同樣的,這種變化的週期也能幫助我們理解系外行星的公轉週期和軌道細節。

(圖片說明:徑向速度法示意圖)

不論是這兩種方法中的哪一個,根據它們的原理,我們都可以發現:系外行星本身越大,對宿主恒星造成的影響就越大,也因此越容易被發現。所以,迄今為止人類發現的大部分系外行星,都是比地球大的,甚至很多都比木星還要大得多。

而這一次,天文學家竟然發現一顆非常小的系外行星。這顆系外行星的名字,叫作GJ 367b,距離我們大約31光年。在茫茫宇宙中,31光年的距離,的確可以說是非常近了。

這顆行星是天文學家利用美國宇航局的淩日系外行星勘測衛星(TESS)發現的,顧名思義,天文學家利用的原理就是淩日法。在長期的觀測中,TESS發現了這顆恒星的亮度變化,從而初步認定這裡可能有系外行星。

(圖片說明:TESS)

系外行星的發現不會一蹴而就,通常需要天文學家利用其他的手段進行確認。在TESS取得發現之後,天文學家又利用徑向速度法進行了驗證,證明這裡確實存在一顆系外行星,而且非常的小。

通過淩日法中恒星亮度的變化,天文學家可以推測GJ 367b的尺寸。結果表明,它的直徑大約只有9000公里,僅比地球的70%多一點,比火星大了不到一半。

利用徑向速度法中恒星波長的變化,天文學家可以推測其擺動的幅度,這個資料又和系外行星的質量息息相關。在計算出它的質量後,天文學家們震驚了,因為通過質量和直徑計算出來可以計算出密度,而這個密度的數值確實非同一般。

(圖片說明:GJ 367b藝術圖)

計算結果表明,GJ 367b的密度達到了每立方公分8.106克!要知道,在太陽系中,我們的地球已經是密度最大的行星了,但它每立方公分也僅有5.52克左右,不足GJ 367b的70%。相比之下,室溫條件下,鐵的密度也只含有每立方公分7.874克。換句話說,這顆行星密度比鐵還大!

德國航空航太中心的天文學家Szilárd Csizmadia指出:「如此高的密度,暗示著這顆行星主要就是由一個鐵質內核為結構的,這樣的特點和水星非常類似。水星巨大的鐵鎳核心大得離譜,這使得它和太陽系內其他的岩石行星大不相同。」

(圖片說明:水星)

關于水星的核心,天文學家們一直非常好奇。以我們的地球為例,其核心佔據了行星總質量的1/3左右,而水星的核心竟然佔據了行星總質量的2/3左右!關于水星為什麼會變成這樣,天文學家們也是百思不得其解,提出過許多種猜想。這一次,天文學家似乎在31光年外,找到了水星的「同類」。

德國航空航太中心行星研究所的天文學家Kristine Lam向我們介紹:「根據其半徑和質量的精確資料,GJ 367b被歸類為一顆岩石行星。看起來,它和水星有相似的地方,這使得它被判定為一顆亞地球尺寸的岩石行星,也讓關于尋找‘第二顆地球’的研究向前邁進了一步。」

不過大家要注意他的言辭,這句話不意味著GJ 367b就是「第二顆地球」。恰恰相反,它的表面環境極其惡劣,簡直就是生命的地獄。

(圖片說明:GJ 367b表面環境極其惡劣)

天文學家發現,它繞宿主恒星公轉的週期僅有8個小時,也就是說,地球上每過一天,它竟然已經過了3年!如此近的距離,即便它的宿主恒星是比太陽溫度低的紅矮星,但GJ 367b的表面也已經被炙烤得滾燙了。

而且,這麼近的距離,也會導致GJ 367b陷入潮汐鎖定的困境,也就是只有一面能夠朝向宿主恒星,連降溫的機會都沒有,表面溫度居高不下,可達1300℃-1500℃!在這樣的溫度下,連金屬都有可能融化,更別說生命了。

不過,GJ 367b的發現,是有助于我們尋找其他行星,乃至超級地球的。

麻省理工學院卡弗裡天體物理學和空間研究所的天文學家George Ricker指出:「對于這樣的恒星,其宜居帶應該位于公轉週期在2-3周之間的軌道上。這顆恒星距離我們非常近,又如此明亮,給我們提供了一個很好的機會,在這個系統中尋找其他的行星。」

沒准在這個恒星的周圍,就隱藏著某顆宜居的行星甚至是生活在那裡的生命,以比我們更近的角度觀測著GJ 367b吧……

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