科学家发现已知最大的岩质行星，质量堪比地球40倍
<p><span>大约730光年外——这距离在我们的星系里不算远——一颗超级怪异的行星正绕着一颗太阳般的恒星公转。它体积巨大，密度很高，紧紧围绕着主恒星。无论是在我们自己的太阳系还是更远方，天文学家们都从未见过与它相像的天体。</span></p><p>这颗炽热的行星编号为TOI-849b，是迄今观测到的最大的岩质行星，相当于把40个地球的物质塞入其中。令人费解的是，TOI-849b超大的体积暗示它应该是一颗像木星一样巨大的气态行星，但它却几乎没有大气层。这类行星的诞生机制，刷新了科学家对行星形成过程的认知。</p><p>“让一个行星变得跟TOI-849b一样那么巨大而致密，而又不让它变成气态巨行星，是非常困难的。”英国华威大学研究系外行星的专家David Armstrong在电子邮件中写道，“像是哪个标准程序中出了错。”他的新研究论文报告了这一发现，并发表在了《自然》期刊上。他与同事们认为，这颗行星是一颗比木星还大的气态巨行星因失去气体而暴露在外的内核。</p><p>“正是这类天体才推动理论走得更远，并让系外行星和行星科学如此令人心动。”论文合著者、瑞士苏黎世大学的Ravit Helled说道。</p><p>“真是怪异透顶！但我也不确定它能告诉我们什么。”美国加州大学圣克鲁兹分校其他星球实验室（Other Worlds Laboratory）主任Jonathan Fortney说道（他并未参与本研究）。</p><p><strong>野蛮生长中的怪胎</strong></p><p>过去10年间，“行星猎人”们在浩瀚的银河里发现了几千颗遥远的星球。多数行星显然都很怪异，要么是位于靠近恒星轨道上的大气态行星“热木星”，要么是比我们地球大而比海王星小的岩质行星“超级地球”。然而，TOI-849b是个例外。</p><p>这颗行星是美国宇航局搜索行星的太空望远镜TESS（凌日系外行星勘测卫星）发现的。目前，该望远镜正在搜索最近、最亮的20万颗恒星。当这颗行星从恒星前面公转经过时，使恒星的光线发生微弱变化。这一转瞬即逝的凌日现象表明它的公转周期是18小时，意味着其表面温度高达2023摄氏度。</p><p>TESS望远镜的观测结果还表明，该行星的直径约为地球直径的3.4倍，约为海王星直径的85%。在距离恒星这么近的位置竟有这么大的体积，非同寻常。截至目前，天文学家们在这么近的轨道上观测到的主要是热木星或小得多的超级地球，而在所谓的“热海王星沙漠”区域里一无所有。</p><p>“其实那里不存在那么大质量的行星。”Fortney说道。TOI-849b的直径恰好相当于热海王星，但其质量却大两三倍。</p><p>科学家利用智利拉西拉天文台的HARPS设备对主恒星的引力摆动情况进一步观测后发现，尽管TOI-849b的直径与海王星几乎相当，但其质量却起码是后者的两倍大，意味着TOI-849b的密度极高。这颗行星可能有一层稀薄的大气层，成分很可能是氢气与氦气，但这还远远不够这个星球上的重力能抓住的气体量。</p><p>Helled说：“我们认为它是由金属、硅酸盐、水，以及可能（非常）稀薄的大气层构成的。”</p><p>远古时代的遗迹？</p><p>该行星奇异的特性使David Armstrong及其同事们认为，这颗神秘的星球很可能是一颗气态巨行星的内核，而这颗气态巨行星应该生长得比木星更大。我们太阳系里的气态巨行星很可能也拥有以岩石和独特材料构成的致密内核，但据认为，其中的任一内核都无法与TOI-849b相比拟。</p><p>Armstrong说：“关于木星内核究竟有多重，我们最好的估测都极为不确定。但是最近的一些工作显示其质量上限是25个地球。而TOI-849b甚至比它还要重。”</p><p>目前关于行星形成的理论认为，环绕新生成的恒星周围的气体和尘埃盘中存在大量岩石和冰粒，它们聚合形成了行星。有些行星，比如地球，集聚了一些物质，体积较小，而一些行星则集聚了气体，形成了大气层极大的膨胀星球，比如木星和土星。</p><p>Armstrong称，当一颗行星成长到约10个地球质量时，就会进入一个所谓的“失控气体吸积（runaway gas accretion）”的过程。此时，行星的引力会快速吸引周围的氢气和氦气。一个相当于40个地球质量的行星，极有可能集聚了量大得惊人的气体，但TOI-849b如今的样子并非如此。</p><p>“我们现在可以说像TOI-849b一样的行星很罕见，但无论如何，它们确实存在，而我们不得不查清楚它们是怎么形成的，原因是什么。”Helled说道。</p><p>一种可能性是，TOI-849b在其恒星周围的气体中清出了一个缺口，耗尽了可收集的物质而停止了活动。另一种可能性是，TOI-849b的前身是一颗不知为何失去了大气层的大行星，或许是因为它与恒星走得太近，但是，如果真是这样，行星科学家们不知道这颗行星是如何在几十亿年里让几百倍于地球质量的气体消失不见的。</p><p>第三种可能是，这颗行星早期遭遇过大灾难，比如与另一颗尺寸相当的行星种子相撞，两者的岩质行星内核都膨大并且剥离了大气层。</p><p>Armstrong说：“我认为，关键的线索在于，TOI-849b处在海王星沙漠区域，暗示其历史非常罕见。对我而言，这意味着它的形成路径更为非同一般。”</p><p></p>
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