尘归尘,土归土:正在瓦解的系外行星?

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点。


穿过漆黑的天空 - 一颗行星化为尘埃(来源:NASA)

许多系外行星比我们太阳系中的任何行星都更近地绕其母星运行。从热木星到热海王星,以及热超地球,存在着各种各样的世界,它们都非常靠近恒星的炙热辐射。在某些情况下,我们已经能够测量这些世界的发射温度,毫不奇怪,它们非常热(至少在向阳面)。这可能会煮沸巨行星的大气层,或融化较小行星的固体矿物表面。

现在看来,强烈的恒星辐射也可能导致行星化为尘埃。


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Rappaport 等人的一项新研究报告了对开普勒数据档案中一个相当奇特的观测结果的调查。目标系统被命名为 KIC(开普勒输入星表)12557548,是一颗质量略小于太阳的恒星,因此也稍冷一些。大约每 15 小时,有物体在我们和这颗恒星之间移动,阻挡了其一小部分光线。这本身并不会引起太多兴奋,它可能是一颗伴星,或者它可能是开普勒目前发现的超过 2300 个行星候选者中的又一个。但是,星光似乎被阻挡的方式非常不寻常,在光的时间线(光变曲线)上印刻出一种形状,这与我们对行星的预期不符(如此处所示)。

有些不对劲。左侧是“正常”的行星凌日光变曲线 (WASP-10),显示当行星凌日时,星光出现简单、对称的下降。右侧是来自 KIC 12557548 的光变曲线(来源:Rappaport 等人)。

那么到底发生了什么? Rappaport 及其同事测试了各种可能性,从奇特的双星巨行星到非常特定几何构型的三星系统,但似乎都没有很好地重现所观察到的情况。相反,似乎最能描述开普勒所看到情况的模型是一颗水星大小的行星(KIC 1255b,约为地球大小的 1/10),其固态表面实际上正在被如此靠近恒星的极端温度转化为气体和尘埃。这种尘埃可能正在行星后方形成彗星状的尾巴,这也阻挡了星光,就像可怕的工业污染羽流。

之前已经发现其他可能为岩石行星的行星极其靠近其母星运行,但这些都是质量相当大的世界。更大的质量和更强的引力使它们更容易 удерживать 蒸发物质。然而,拟议中的小型水星大小的 KIC 1255b 无法 удерживать 太多物质,并且会在可怕的热环境的驱动下,将气体和尘埃颗粒状物质(如辉石或氧化铝)喷射到太空。

KIC 1255b 也可能具有火山活动,可能是由于如此靠近恒星的潮汐力而受到折磨,并且随着重元素在其天空中沸腾,一些元素会凝结成尘埃颗粒,然后被地表加热到接近 2000 开尔文的气体提升到逃逸速度。以这种速度,这个世界可能只需要大约 2 亿年就会被逐渐磨损殆尽。

未来的观测可能有助于确定这个奇怪的凌星系统中到底发生了什么,光谱学可能能够发现光致电离元素(如镁、硅甚至铁)的存在,以帮助确定 KIC 1255b 的性质。但似乎行星的生命并非总是一帆风顺,它们诞生于尘埃,最终又化为尘埃,只是宇宙中漂浮的又一小撮元素。

 

 

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