眾所周知，行星一般可以根據(jù)表面的狀態(tài)分為兩種：氣體行星和固體行星。根據(jù)太陽系內(nèi)的行星來看，我們發(fā)現(xiàn)：氣體行星普遍體積較大，比如木星、土星、天王星和海王星；而固體行星體積相對小一些，如地球、金星、火星和水星。即使在太陽系以外，系外行星也遵循著類似的規(guī)律。通過對已知的系外行星的觀測，我們可以推測其大概的直徑和質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)這個現(xiàn)象也適用于這些行星。雖然還沒有完全準(zhǔn)確的理論來解釋這個情況，但科學(xué)家們相信大體積的行星一般都是氣體行星，而體積小的行星一般都是固體行星，其中的分界線大約是2.5倍的地球質(zhì)量。可是，凡事總有例外。最近，科學(xué)家還真的發(fā)現(xiàn)了一顆特立獨(dú)行的系外行星。這顆行星叫做TOI-849b，距離我們大約730光年，是由NASA的凌日外行星勘測衛(wèi)星（Transiting Exoplanet Survey Satellite，簡稱TESS）在今年年初時發(fā)現(xiàn)的。TESS尋找系外行星的方法，就是我們說的凌日法。通過系外行星凌日時導(dǎo)致恒星亮度的微弱下降，它可以確定系外行星的存在。同時，它也可以借此方法對系外行星的一些參數(shù)進(jìn)行估算。從體積上來看，它略比海王星小一點(diǎn)點(diǎn)。因此，科學(xué)家第一直覺認(rèn)為：這是一顆氣體行星。然而，當(dāng)他們計算其質(zhì)量的時候，卻驚訝地發(fā)現(xiàn)：它的質(zhì)量比海王星質(zhì)量的2倍還要重。那么，科學(xué)家是如何計算TOI-849b質(zhì)量的呢？我們知道，天體之間是有引力作用的。當(dāng)TOI-849b位于宿主恒星周圍不同位置的時候，會導(dǎo)致宿主恒星有微小的攝動效果，繼而導(dǎo)致恒星的光譜發(fā)生變化。通過多普勒光譜儀，我們可以知道行星與恒星之間的質(zhì)量比例。同時，我們知道它的宿主恒星的質(zhì)量，因此很容易計算出來，它的質(zhì)量是地球的39.1倍。經(jīng)過計算可以發(fā)現(xiàn)：它的密度約為每立方厘米5.2克，幾乎和太陽系密度最高的金星以及地球兩顆行星類似！英國華威大學(xué)的天文學(xué)家David Armstrong指出：“在它這樣體積的行星之中，它已經(jīng)是我們已知最重的了。對于海王星這樣大的天體來說，它的密度太高了，我們從中可知，這顆行星一定有不同尋常的歷史。”TOI-849b的驚人密度分明是在告訴我們：它很可能有一個固體的表面?？墒?，它的體積已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了我們對于巖石行星的理解，它到底為何會有這樣龐大的固體身軀呢？科學(xué)家認(rèn)為：導(dǎo)致這個現(xiàn)象的原因可能有兩種。第一種可能是，它本身就是一顆巖石行星，巖石行星的理論體積應(yīng)該不止于我們以往的認(rèn)知；另外一種可能，就是它原本是一顆更加巨大的氣體行星，但是大氣層被剝離出去，只留下了一個巨大的核心，科學(xué)家用亡靈（Chthonian）行星這個名字，來指代這種只剩下內(nèi)部“遺骸”的行星。 在此之前，亡靈行星還只是存在于理論之中，從來沒有人真的發(fā)現(xiàn)過這種行星。這一次，科學(xué)家們相信TOI-849b證明了這種天體的存在。Armstrong非常有信心地說：“這是我們首次在一顆恒星的周圍發(fā)現(xiàn)氣體巨星的內(nèi)核完全暴露在外面?！?/section>他介紹說：“TOI-849b是目前發(fā)現(xiàn)最大的擁有巖石表面的行星——它的密度接近于地球。我們推測，如此巨大的行星在形成的過程中會吸積大量的氫和氦，最終成長為類似于木星一樣的天體。然而實(shí)際上，我們并沒有發(fā)現(xiàn)這些氣體，這告訴我們：它是一顆裸露在宇宙中的行星內(nèi)核?！?/section>他們之所以有這樣的推測，是因?yàn)門OI-849b的確處于這樣的環(huán)境中。據(jù)觀測，它圍繞著一顆類似于太陽的宿主恒星公轉(zhuǎn)，周期僅有18個小時。即使是太陽系最內(nèi)側(cè)的水星，公轉(zhuǎn)周期也是它的近120倍。由此可見，TOI-849b距離宿主恒星的距離非常近。在如此近的距離之下，TOI-849b每天接受著宿主恒星高溫的炙烤和強(qiáng)大的輻射，其表面溫度高達(dá)1800開爾文（1530攝氏度）。科學(xué)家推測，TOI-849b原本擁有一個類似于木星的大氣層，但是后來完全被剝離了。從理論上講，這應(yīng)該與宿主恒星有密切的關(guān)系，恒星的高溫不斷蒸發(fā)行星的大氣層，并且利用強(qiáng)大的輻射將其吹散。但是，科學(xué)家認(rèn)為，這不足以解釋TOI-849b失去所有大氣的原因，可能還有其他因素也參與了這個過程，比如與另一個巨大行星的碰撞。另外，他們還提出了另一個可能：TOI-849b原本是以氣體巨星的模式生長的，但是由于它形成時間比較晚，周圍的原始行星盤已經(jīng)沒有剩下足夠的氣體物質(zhì)了，所以僅僅形成了一個內(nèi)核就戛然而止。Armstrong指出：“二者皆有可能，TOI-849 b要么曾經(jīng)是一個氣體巨星，要么就是一個'失敗的'氣體巨星。這是我們第一次發(fā)現(xiàn)這樣的行星，也是第一次有這樣的機(jī)會以一種我們在太陽系內(nèi)不可能獲得的機(jī)會來觀測一顆氣體行星的核心。”長時間以來，科學(xué)家們一直想搞清楚木星這樣的氣體巨星或者海王星這樣的冰巨星內(nèi)部，究竟是怎樣的結(jié)構(gòu)。如今，這樣一個鮮活的例子就這么赤裸裸地展現(xiàn)在我們的面前。我們不用穿透它濃厚的大氣層再去研究其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，TOI-849b已經(jīng)將最深處的秘密暴露出來了。正因如此，科學(xué)家們才如此興奮。也許，隨著我們對TOI-849b這樣的亡靈行星發(fā)現(xiàn)和了解得越來越多，太陽系內(nèi)氣體行星的秘密也將一點(diǎn)點(diǎn)解開。這樣完美的機(jī)會，科學(xué)家是絕對不會錯過的。
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