科學家認為系外行星Gliese 367 b可能是一個實心金屬球
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系外行星Gliese 367 b的插圖。這是為系外行一顆古怪的行星，可能完全由鐵組成。星G心金鳴謝:uux.cn/美國宇航局
（神秘的個實地球uux.cn）據(jù)今日宇宙（埃文·高夫）：不了解大自然的范圍，我們就無法了解它。屬球這在系外行星科學和我們的科學行星形成理論中顯而易見。大自然中的為系外行離群者和怪人給我們的模型帶來了壓力，并激勵科學家進行更深入的星G心金研究。
Gliese 367 b(或Tahay)當然是個實一個怪人。這是屬球一顆超短周期(USP)行星，僅用7.7小時繞其恒星運行一周。科學在我們的為系外行5000多顆系外行星目錄中，有將近200顆其他的星G心金USP行星，所以Gliese 367 b在這方面并不獨特。個實但它在另一方面是屬球一個異常值:它也是一個超密度行星——密度幾乎是地球的兩倍。
這意味著它必須幾乎是純鐵。
天文學家從2021年的TESS(凌日系外行星調(diào)查衛(wèi)星)數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)了Tahay。但是《天體物理學雜志快報》上的新研究正在通過改進測量來精確這顆古怪行星的質(zhì)量和半徑。它還發(fā)現(xiàn)了這顆行星的兩個兄弟姐妹。這項研究名為“超高密度，超短周期亞地球GJ 367 b公司:在11.5和34天發(fā)現(xiàn)另外兩顆低質(zhì)量行星。”主要作者是都靈大學物理系的博士生Elisa Goffo。
TESS在2021年發(fā)現(xiàn)了Gliese 367 b，當時它探測到了一個來自名為Gliese 367的紅矮星的極其微弱的過境信號。該信號處于TESS探測能力的極限，因此天文學家知道它很小，像地球一樣。
作為2021年努力的一部分，研究人員使用歐洲南方天文臺的高精度徑向速度行星搜索器(HARPS)攝譜儀來確定G 367 b的質(zhì)量和密度。他們確定這顆行星的半徑是地球的72%，質(zhì)量是地球的55%。這意味著它可能是一顆鐵行星，一顆曾經(jīng)更大的行星的殘余核心。
快進到現(xiàn)在，戈夫和她的同事們的新研究。
他們還用豎琴來測量這顆小行星。這一次他們使用了G 367 b的371次HARPS觀測，這些結果表明，這顆行星的密度甚至比2021年的研究發(fā)現(xiàn)的還要高。這項新研究顯示，這顆行星的質(zhì)量是地球的63%，而不是地球質(zhì)量的55%。它的半徑也從地球的72%縮小到地球的70%。
歸結起來就是G 367 b的密度是地球的兩倍。這個星球是怎么變成這樣的？它不太可能形成現(xiàn)在的樣子。相反，它可能是一顆巖石地幔被剝離的行星的核心。
“你可以把GJ 367 b比作一個類似地球的行星，它的巖石地幔被剝?nèi)チ耍敝饕髡逩offo說。“這可能對GJ 367 b的形成具有重要意義。我們認為，這顆行星可能像地球一樣形成，具有主要由鐵組成的致密核心，周圍是富含硅酸鹽的地幔。”
這顆小行星失去地幔一定是發(fā)生了什么不尋常的事情。“一場災難性事件可能剝離了它的巖石地幔，留下了這顆行星的致密核心，”戈夫解釋道。在其生命早期，它與其他仍在形成的原行星之間的碰撞可能會移除行星的外層。
根據(jù)Goffo的說法，另一種可能性是小USP誕生于原行星盤中異常富含鐵的區(qū)域。但這似乎不太可能。
第三種可能性是存在的，這是天文學家在2021年發(fā)現(xiàn)G 367 b時首次思考的。它可能是曾經(jīng)像海王星一樣巨大的氣體巨星的殘余。在這種情況下，行星會在離恒星更遠的地方形成，然后遷移進來。它現(xiàn)在離它的恒星如此之近，以至于紅矮星發(fā)出的強烈輻射會把大氣層蒸發(fā)掉。
G 367 b屬于非常小的一類被稱為超級水星的系外行星。它們的成分和水星一樣，但是它們更大，密度更高。(盡管它們很少見，但有一個系統(tǒng)有兩個。)水星可能遭遇了G 367 b可能遭遇的同樣命運。它可能曾經(jīng)有更多的地幔和地殼，但是撞擊把它們移走了。
但即使在超級水星中，G 367 b也很突出。這是我們所知道的最密集的USP。“由于我們精確的質(zhì)量和半徑估計，我們探索了GJ 367 b的潛在內(nèi)部組成和結構，并發(fā)現(xiàn)它預計有一個質(zhì)量分數(shù)為0.91的鐵芯，”新論文稱。
那么在這個系統(tǒng)中發(fā)生了什么？G 367 b是如何發(fā)現(xiàn)自己處于這種狀態(tài)，并且如此接近它的恒星的？
研究人員還在這個系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)了另外兩個行星:G 367 c和d。天文學家認為，USP行星幾乎總是在有多個行星的系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)，因此這項新研究加強了這一點。苔絲無法探測到這些行星，因為它們不經(jīng)過它們的恒星。該小組在他們的HARPS觀測中發(fā)現(xiàn)了它們，它們的存在限制了可能的形成場景。
“多虧了我們用HARPS攝譜儀進行的密集觀測，我們發(fā)現(xiàn)了另外兩顆低質(zhì)量行星的存在，它們的軌道周期分別為11.5天和34天，這減少了可能導致如此密集行星形成的可能場景的數(shù)量，”合著者都靈大學教授大衛(wèi)·岡多爾菲說。
伴星也靠近恒星運行，但質(zhì)量較低。這給任何一種在富含鐵的環(huán)境中形成的想法帶來了壓力，但并沒有消除這種壓力。“雖然GJ 367 b可能在富含鐵的環(huán)境中形成，但我們不排除涉及巨大行星碰撞等暴力事件的形成場景，”岡多爾菲在一份新聞稿中說。
在他們論文的結論中，研究小組對可能的形成場景進行了更深入的挖掘。
在形成過程中，Gliese 367周圍的原行星盤一定有一個富含鐵的區(qū)域。但是天文學家不知道這種富鐵區(qū)域是否存在。
“可能的途徑可能包括形成比原行星盤中通常存在的物質(zhì)更富含鐵的物質(zhì)。盡管還不清楚是否存在鐵含量如此之高的圓盤，特別是在靠近內(nèi)緣的地方(大部分物質(zhì)可能是從那里獲得的)，”他們寫道。
事實上，另一項2020年的研究稱，他們在行星形成方面的工作“未能重現(xiàn)解釋水星形成所需的鐵的極端富集。”如果圓盤模型不能解釋富鐵的水星是如何形成的，就不能解釋G 367 b是如何形成的。
相反，更有可能的是，這顆行星在形成時是不同的，然后隨著時間的推移呈現(xiàn)出當前的形式。碰撞剝離是指一顆行星的外層物質(zhì)被一次或多次碰撞所剝離。由于在分化的行星中，外層物質(zhì)的密度低于內(nèi)層物質(zhì)，重復的碰撞會移除較輕的物質(zhì)，從而增加G 367 b的體積密度。
但這至少有一個問題。“我們對GJ 367 b的體積密度的測量表明，如果碰撞剝離是唯一起作用的過程，那么它在從行星上去除非鐵物質(zhì)方面必須非常有效，”作者寫道。非常有效，但并非不可能。
因此，有三種可能性:這顆行星形成于富鐵環(huán)境，這顆行星曾經(jīng)更大，并通過碰撞失去了外層，或者這顆行星是一個曾經(jīng)巨大的氣體巨星的剩余核心，它遷移到離其恒星太近的地方，使其氣體外殼被剝離。
也許我們不必選定一個。“當然，所有上述討論的過程都可能有助于創(chuàng)造近乎純凈的鐵球，即GJ 367 b，”作者寫道。
我們現(xiàn)在有的只是可能性。這個系統(tǒng)就像一個謎題，要靠天文學家來解答。它不同尋常的屬性使它成為一個離群值，科學家喜歡離群值，因為它激勵他們?nèi)ネ诰蚋畹臇|西。如果我們目前的理論不能解釋這些古怪的人，那么我們的理論需要改進。
“這種獨特的多行星系統(tǒng)承載著這種超高密度的USP亞地球，是進一步研究USP系統(tǒng)形成和遷移場景的非凡目標，”研究人員總結道。