富尔顿缺口:为什么比地球稍大一点的行星那么罕见?


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9a0e-iaxiufn2708509.jpg银河系似乎有许多比地球大两到四倍的行星。然而,由于某种原因,半径在地球半径的1.5到2倍之间的行星是非常罕见的。

新浪科技讯北京时间8月7日消息,据国外媒体报道,太阳形成后,其原产地云留下的尘埃和气体缓缓旋转,逐渐形成我们今天看到的八个行星,较小的岩石行星近在咫尺太阳这个巨大的气体行星漂浮在太阳系的远端。在银河系中无数的恒星周围,这个过程重复进行,形成了许多不同大小的行星。然而,从目前的观测来看,比地球略大的行星是罕见的。

过境系外行星测量卫星(TESS)是美国宇航局搜索行星的最新太空望远镜。它已运行了一年多。尽管TESS记录的系外行星数量不断增加,但天文学家对行星体积的混淆仍未得到解决。 2017年,天文学家首次发现了这颗行星大小之间的神秘差距。这个差距表明,在我们所处的更广阔的宇宙和太阳系中,科学家们需要一些新的想法来解释行星是如何形成的。

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自2018年4月发射以来,天文学家利用TESS发现了我们最近的恒星周围数百个可能的行星,包括已经确定的24个行星。银河系中似乎有许多较小的行星,特别是那些比地球(或地球附近的其他行星)大两到四倍的行星。然而,由于某种原因,半径在地球半径的1.5到2倍之间的行星是非常罕见的。

在这个范围内这种罕见行星的现象被称为“富尔顿差距”,以该文的第一作者本杰明富尔顿命名,指出了这一现象。 Fulton差距首先出现在开普勒太空望远镜的观测中。虽然TESS统计数据中没有足够的行星来证实或反驳富尔顿的差距,但这种趋势仍在继续。天文学家表示,富尔顿的差距很可能不会消失。

一个研究小组报告说,他们发现了一个星系,在富尔顿的两侧有一颗行星。一个是所谓的“迷你海王星”,大约是地球半径的2.6倍;另一个比地球略小,约占地球的90%。后者是TESS记录的第一个地球大小的系外行星。

件造成的。由于行星的大气层可以构成其半径的很大一部分,因此许多猜测都围绕着大气层可能发生的事情展开。一种可能性是反向的“金色女孩原则”,即具有大气层的中型岩石行星不能坚持,或者行星足够大以保持大气层。如果行星的大小适中,它可能不够大,很快就会失去大气层。这就像是一场拔河比赛;保持中间真的很难。

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虽然某种程度的大气损失是一个合理的猜测,但它只是三种一般观点中的一种。另一种理论认为,富尔顿间隙直接来自行星的形成,可能是由于恒星留下的气体和尘埃的位置或成分。或者,正如第三种理论所暗示的那样,行星自身的冷却过程可能会导致大气蒸发,当一个特定体积的行星在内部时,这种效应被称为“核心动力质量损失”。当向空间辐射热量时,它们的大气被吹走,这可能导致它们落在半径间隙的另一侧。

富尔顿的差距为新兴的统计模型增添了细节。在许多系外行星系统中,就像在我们的太阳系中一样,天文学家发现较小的行星倾向于靠近主星,而较大的行星则离主星更远。前者和星星之间的距离可能是它们体积小的原因之一。最初,它们可以像遥远的大行星一样大,但它们在恒星和紫外线辐射的焦化作用下会失去它们的大气层。失去了很多品质。

科学家认为,火星很可能经历过类似的事情。起初,火星的气氛较浓,但一旦磁场消失,太阳就会慢慢地“吹”它的大气层,甚至地球的大气也会失去一些氢气。这些行星系统中的一些可能经历了更多。严重的早期历史,在未来,科学家们希望看到他们的气氛,也许这会给我们一些启发。

至于这些系外行星的组成,天文学家还不确定它们的大部分内部是什么。最具争议的是行星的大小是地球的两到四倍。它们被称为“超级地球”,有时也被称为“迷你海王星”。一些天文学家认为它们是在厚厚的氢气氛中包裹的岩石行星,而另一些则认为它们被包裹在水中,无论是固体冰还是液态水或水蒸气。

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不久前,由哈佛大学天文学家曾力领导的一个小组报告了计算机模拟的结果,表明这些普通的系外行星很可能是水世界。有些行星可能有50%的体积由水组成,这些水以各种奇异的形式出现。曾力说,水可能是液体,或存在于地表以下数千公里处,并被压缩成高压冰形,类似于新发现的“超级冰”。

这些高压冰基本上就像地球深层地幔中的硅酸盐岩一样,既热又硬。 “有些海洋是深不可测的。它们与我们的星球完全不同。

这些超级地球或迷你海王星可能比太阳系的行星更常见,并且很可能宇宙中没有其他行星可以像地球一样。然而,开普勒太空望远镜花了将近十年时间才发现在大量探测到的行星中的规律,而TESS刚刚开始。开普勒望远镜研究了天鹅座中的一小块天空,而TESS将研究整个天空,这比开普勒的视野大400倍。 TESS将专注于靠近我们的明亮恒星,这将使通过地面望远镜进行后续观测成为可能。

预计TESS对在恒星周围长距离行星的长期观测。这些行星更难以看到。 TESS通过研究恒星亮度的变化点来探测行星的存在。远离主星的行星需要很长时间才能穿过它的前部以形成更明显的延伸点。它们使恒星变暗的程度较小。毫无疑问,任何从这个地方得出关于地球的任何结论的决定都将面临巨大的挑战。 (任天)

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