热海王星去了哪里?一个正在缩小的星球可以提供答案

热海王星去了哪里?一个正在缩小的星球可以提供答案

天文学家通过蒸发将热海王星转变为超级地球来解释它们的稀有

“热海王星去了哪里?”这是天文学家长期以来一直在问的问题，他们面临着一个神秘的问题，即没有像海王星那么大的行星离他们的恒星非常近。由瑞士日内瓦大学(UNIGE)的天文学家领导的一个研究小组刚刚发现，其中一颗行星正以疯狂的速度失去大气层。这一发现进一步证实了热海王星已经失去了大部分大气层，变成了更小的行星——超级地球的理论。超级地球的数量要多得多。

如果渔民们只捕到大的和小的鱼，却很少捕到中型的鱼，他们会感到困惑。这与天文学家寻找系外行星的过程类似。他们发现了大量木星大小的热行星，以及其他许多略大于地球的行星(被称为“超级地球”，其直径不超过地球的1.5倍)，但在其恒星附近没有海王星大小的行星。这个由热海王星组成的神秘“沙漠”给出了两种解释:要么是这样的外星世界很罕见，要么是它们曾经丰富，但后来消失了。

几年前，UNIGE的天文学家利用NASA的哈勃太空望远镜发现，沙漠边缘的一颗温暖的海王星gj436b正在从大气中失去氢。这一损失还不足以威胁到GJ 436b的大气层，但这表明，从其恒星接收更多能量的海王星可能会发生更剧烈的演化。这已经被同样的天文学家证实，他们是国家研究中心行星的成员。他们用哈勃望远镜观察到另一个位于沙漠边缘的温暖的海王星，名为gj3470b，正在以比gj436b快100倍的速度失去它的氢。这两颗行星距离它们的恒星约370万公里，是水星和太阳距离的十分之一，但这颗恒星的年龄和能量要小得多。行星”这是第一次观察到失去气氛如此之快,它可以影响其发展,”文森特Bourrier说,研究员天文学部门UNIGE理学院,欧洲项目四个ace和这项研究的第一作者。该团队估计，GJ 3470b已经失去了超过三分之一的质量。

“直到现在，我们还不确定大气蒸发在沙漠形成过程中所起的作用，”文森特·波里尔说。在沙漠边缘发现了几个温暖的海王星，它们失去了大气，这支持了一个观点，即这些行星的高温版本是短命的。炽热的海王星会收缩成迷你海王星，或者完全被侵蚀，只留下岩石内核。“这可以解释已经发现的大量热的超级地球，”David Ehrenreich说，他是UNIGE科学学院天文系的副教授，也是这项研究的合著者。

热海王星搜寻的演化

观测两个温暖的海王星的蒸发是令人鼓舞的，但是团队成员知道他们需要更多的研究来证实他们的预测。不幸的是，如果这些行星距离地球超过150光年(GJ 3470b距离地球97光年)，就无法探测到从这些行星上逃逸出来的氢，因为这些行星上的氢被星际气体所隐藏。因此，研究人员计划利用哈勃望远镜寻找大气逃逸的其他痕迹，因为氢可能会把碳等较重的元素向上拖拽。解决办法也可能来自氦，它的红外辐射不会被星际介质阻挡。“氦将扩大我们的探测范围，”文森特·布里耶(Vincent Bourrier)说，“詹姆斯·韦伯太空望远镜(James Webb space telescope)的高灵敏度应该能让我们探测到氦从小型行星(如微型海王星)逃逸，并完成我们对沙漠边缘的观察。”