波音体育官方网站 这是一颗奇特的行星:开普勒51d!像一迢遥棉花糖

发布日期:2026-03-29 10:24    点击次数:111

波音体育官方网站 这是一颗奇特的行星:开普勒51d!像一迢遥棉花糖

在距离地球2600多光年的天鹅座标的,有一颗至极至极奇特的行星,它的密度很低,就像一个迢遥的世界棉花糖:开普勒-51d。

它的半径约为地球的9.32倍,这和土星大小相配,体积能装下约810个地球,质料却只消地球的5.6倍,算下来密度仅0.038±0.009克每立方厘米,密度还不到普通棉花糖的三分之一,是东说念主类刻下已知密度最低的系新手星之一。

最近,宾夕法尼亚州立大学牵头的海外团队,运用詹姆斯韦伯天际千里镜给这颗棉花糖行星作念了一次大气CT扫描,效果却发现:它的名义有一层厚到离谱的雾霾,这层雾霾就连韦伯千里镜的红外探伤王人无法穿透。

这项扣问于2026年3月16日雅致发表在《天文体杂志》上。

像开普勒-51d这样的行星,天文体家称之为超等蓬松行星,界说是质料不到地球30倍,密度低于0.3克每立方厘米的极点天体,和咱们老练的气态巨行星统统不是一趟事。

木星、土星的低密度,是几十倍地球质料的重元素中枢的强引力,眩惑住了海量的氢氦气体,还有一类热木行星,则是离恒星太近,大气被恒星热量烤得推广。

但开普勒-51d的低密度成因却统统不同,它的平均温度仅350K(约77℃),根蒂莫得被恒星加热大幅推广的条目,同期策划也排斥了潮汐加热的可能。

更离谱的是,按照经典中枢吸积表面,要蚁集这样厚的氢氦大气层,至少需要8-10倍地球质料的致密中枢,可它的总质料才5.6倍地球,行星结构模子败露其固态中枢仅约3.9倍地球质料,氢氦包层占比卓越了行星总质料的30%,这就像用一个小铅球拽住了一通盘畅通场大的气球,统统超出了现存表面的诠释范围。

而它的主恒星开普勒-51身边,并不啻这一颗棉花糖行星,而是整整三颗!

另外两颗是开普勒-51b、51c,雷同是个头接近土星、质料不到地球10倍的超等蓬松行星。

是以通盘系统就像一个专属的蓬松行星加工场,开普勒-51d是这其中最冷、最蓬松、最极点的一个。

要搞懂这些行星到底是怎样来的,最径直的主意等于分析它们的大气身分。

而分析远处的行星大气则是通过凌日透射光谱。

当行星从恒星前哨经由,挡住一部分星光时,恒星的光会先穿过行星的大气层,再抵达千里镜。

行星大气里的不同分子,就会招揽特定波长的光,从而留住暗色的招揽线,比如水会招揽1.4微米的红外光,甲烷会招揽3.3微米的光,通过这些暗色的招揽线,咱们就可推测行星的大气身分。

早在2020年的技艺,扣问团队就用哈勃天际千里镜不雅测过开普勒-51d,效果只得到了一条平得像直线的光谱,统统看不到任何分子特征。

那时团队计算,要么是大气里重元素含量太高(卓越太阳的300倍),大气标高太小把分子特征给抹平了,要么等于高层大气有一层厚厚的雾霾,把下方的大气全挡住了。

基于这颗行星的极低密度,团队更倾向于雾霾假说。

而此次团队用韦伯的近红外光谱仪,把不雅测范围从哈勃的1.1-1.7微米,一下子拓宽到了0.6-5.3微米,相配于把本来的手电筒换成了全景相机。

本认为这样的升级就能看清雾霾下方的细节,但效果却看到了更反常的方式:光谱不是平的,波音体育(bbinSports)而是一条彰着向下的斜线,波长越红,行星的凌日深度越浅,换句话说,这颗行星在红光里看起来更小,在蓝光里看起来更大,前后测得的行星半径差了约0.75个地球半径。

这个反常的斜线刚好坐实了超等雾霾的存在。

团队用ExoTR和PLATON两套孤独的大气检索模子,联结微物理正向模拟,最终收复了真相。

开普勒-51d的高层大气里裹着一层横跨2个数目级气压的超等雾霾,从1微巴一直蔓延到100微巴的高度。

地球海平面的程序大气压约为100万微巴,这层雾霾场所的气压环境相配于地球平流层顶部到中间层的淡泊进度。

雾霾里的颗粒是亚微米级的,这和土卫六泰坦上的雾霾颗粒尺寸周边,但它的界限大到离谱,这层雾霾对应的大气厚度接近地球半径,是东说念主类刻下在系新手星上发现的最厚的雾霾层之一,也闪开普勒-51d成为刻下已知最冷的、以雾霾为主导的系新手星大气。

恰是这些轻微颗粒对短波蓝光的散射作用更强,让行星在蓝光里看起来更大,而波长更长的红光能穿透得更深,能看到更深层、半径更小的行星实质,最终酿成了咱们不雅测到的斜线光谱。

团队也逐个瞥查了其他可能性。

比如有东说念主计算,行星可能带着一个歪斜的环,让咱们误认为它的个头很大。

但厚的不透明环会产生平坦的光谱,这和不雅测到的斜线统统不符,就算是薄的、带亚微米级颗粒的环,天然能拟合出访佛的光谱斜率,但策划败露这种环的寿命仅约10万年,而这个系统仍是有5亿年历史,除非它刚好在最近发生了一次极点碰撞撞出了环,但这种概率极低。

同期,团队也排斥了恒星行径的侵犯:天然这颗年青恒星存在星斑,但这些星斑比太阳黑子的本影区热1000K以上,不管哪种星斑温度和秘籍比例,王人无法诠释光谱从0.6到5.3微米的招引斜率,恒星行径对光谱的影响不错忽略不计。

详情了这层雾霾,而雾霾也给天文体家带来了一个迢遥的困难。

咱们本来思通过光谱读取大气的分子信息,效果雾霾却把所有分子特征王人绝对盖住了,通盘光谱里,只消一个2.2σ的甲烷疑似信号,远够不上天文体上3σ的显赫检测程序,更无法阐发其存在。

莫得昭着的分子招揽特征,咱们就没法精确测量大气的金属品貌,没法详情碳氧比,也就无从反推这颗行星到底是在那边酿成的、怎样在小质料中枢的条目下攒住这样厚的氢氦大气层。

更糊涂的是,此前的扣问还发现,这颗行星的自转速率慢得离谱,自转周期卓越33小时,按常理,它快速吸积了这样多氢氦气体,应该会得回大王人角动量,自转速率接近解体速率才对,可它却转得这样慢,而它和恒星的距离又远到潮汐制动确实不起作用。

是以到底是什么机制给它踩了刹车?

这些中枢问题,刻下王人被这层雾霾严严密实地盖住了。

刻下,团队正在恭候韦伯对开普勒-51系统另外两颗蓬松行星的不雅测效果,望望它们是不是也裹着雷同厚的雾霾。

如若通盘系统的行星王人有访佛特征,就能说明这种超等雾霾是这类蓬松行星的标配,也能给咱们的行星酿成表面提供要道陈迹。

在系新手星天文体刚起步的技艺,咱们认为太阳系的行星酿成礼貌等于全世界的通用规则。

可跟着热木星、超等地球、超等蓬松行星这些世界怪胎一个个的发现,咱们才意志到,咱们对行星酿成的了解可能连冰山一角王人不到。

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