為何有些行星像泡芙一樣腫?首破解系外行星 WASP-107b 祕密

2024-05-23 08:20:00    編輯: Emma stein
導讀 棉花糖型行星 WASP-107b 離地球約 200 光年,由於核心意外小,讓天文學家困惑很長一段時間。最近,韋伯太空望遠鏡與哈伯太空望遠鏡首度破解系外行星內部,釐清 WASP-107b 的神祕本質。...


棉花糖型行星 WASP-107b 離地球約 200 光年,由於核心意外小,讓天文學家困惑很長一段時間。最近,韋伯太空望遠鏡與哈伯太空望遠鏡首度破解系外行星內部,釐清 WASP-107b 的神祕本質。

WASP-107b 屬於超級海王星,由於它的體積與木星大致相當、但質量僅木星八分之一(或者說僅地球質量 30 倍,而木星質量約地球 318 倍),表明 WASP-107b 密度極低且大氣層超級蓬鬆,因此又被稱為「棉花糖型行星」,是迄今發現 5,000 多顆系外行星中最輕的 1 顆。

根據先前對 WASP-107b 大小、質量、年齡的觀測數據,天文學家懷疑這顆行星有一個超小巖石核心,周圍被大量氫氣、氦氣包裹,但這種假設無法完全解釋 WASP-107b 異常膨脹。

直到最近,天文學家結合韋伯太空望遠鏡近紅外相機(NIRCam)、中紅外線儀(MIRI)、哈伯太空望遠鏡 WFC3 相機先前的觀測結果,發現該行星大氣中甲烷含量極少,比預期低 1,000 倍。

根據發表在《自然》期刊的新論文,光譜數據明確顯示 WASP-107b 大氣存在水蒸氣、甲烷、二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、氨等分子,這讓研究人員能估計行星內部溫度與核心質量,分析表明 WASP-107b 核心溫度比想像還要高很多,才導致 WASP-107b 像泡芙一樣浮腫。

▲ 光譜數據顯示出行星大氣存在水、二氧化碳、一氧化碳、甲烷、二氧化硫的明確證據。

研究人員說,這種高溫起因於行星略呈非圓形軌道引起的潮汐加熱,隨著內部加熱導致大氣成分發生變化,特別是破壞甲烷並產生大量二氧化碳和一氧化碳,無需訴諸極端理論就能解釋 WASP-107b 為何如此膨脹。

在知道行星有多少熱量與較重元素(碳、氮、氧、硫等)的比例後,研究人員還進一步計算出核心質量至少是最初估計的 2 倍;簡單來說,WASP-107b 終於不像以前那樣怪異。

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