《天文學(xué)雜志》：亞海王星是如何形成和演化的？
不同類型行星的內(nèi)部結(jié)構(gòu) （圖片來源：ESA）
行星“半徑谷” （圖片來源：Fulton et al. 2017）及其形成模型示意圖
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)中國科學(xué)報(bào)（沈春蕾）：近期，一支國際聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)利用我國郭守敬望遠(yuǎn)鏡（LAMOST）并結(jié)合國際上的學(xué)雜星何形成蓋亞（Gaia）和開普勒（Kepler）空間望遠(yuǎn)鏡數(shù)據(jù)，得到了行星半徑分布隨宿主恒星年齡和金屬豐度的志亞上海模特包夜（電話微信180-4582-8235）提供一二線城市可以真實(shí)可靠快速安排30分鐘到達(dá)演化規(guī)律。相關(guān)研究成果近日發(fā)表于《天文學(xué)雜志》。海王和演化
據(jù)悉，天文20世紀(jì)90年代至今，學(xué)雜星何形成人類發(fā)現(xiàn)的志亞系外行星已超過5000顆。但迄今為止發(fā)現(xiàn)的海王和演化最豐富的行星類型既不是氣態(tài)巨行星也不是巖石行星，而是天文太陽系中沒有的，大小介于地球和海王星之間的學(xué)雜星何形成行星。
其中，志亞比地球略大（約1～2倍地球半徑）的海王和演化稱為“超級(jí)地球”，比海王星略小（約2～4倍地球半徑）的天文稱為“亞海王星”。這些行星的學(xué)雜星何形成結(jié)構(gòu)是怎樣的呢？它們又是如何形成和演化的呢？
隨著系外行星大量被發(fā)現(xiàn)，科研人員對(duì)其大樣本的志亞上海模特包夜（電話微信180-4582-8235）提供一二線城市可以真實(shí)可靠快速安排30分鐘到達(dá)統(tǒng)計(jì)表明，行星出現(xiàn)率在行星大小為兩個(gè)地球半徑附近存在一個(gè)低谷，稱為“行星半徑谷”。這一發(fā)現(xiàn)為揭示行星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)提供了關(guān)鍵的新線索和方向。
已有的研究認(rèn)為，半徑谷左側(cè)的超級(jí)地球是放大版的地球，在更大的石質(zhì)內(nèi)核外包裹著稀薄大氣，但右側(cè)亞海王星的結(jié)構(gòu)尚不清楚。
關(guān)于這個(gè)行星半徑谷的形成機(jī)制，目前研究提出的理論模型一般可分為兩類：演化模型和原初形成模型。
演化模型認(rèn)為，亞海王星由石質(zhì)內(nèi)核和厚厚的氣體包層組成。在外部恒星的輻射（稱為光致蒸發(fā)）或者行星內(nèi)核儲(chǔ)存的熱量（稱為行星核熱）的作用下，部分亞海王星的大氣包層被剝離，僅留下了石質(zhì)內(nèi)核，也就是超級(jí)地球。
原初演化模型認(rèn)為，半徑谷是行星形成的自然結(jié)果，如一些研究認(rèn)為其兩側(cè)分別對(duì)應(yīng)著成分不同的兩類行星：致密石質(zhì)超級(jí)地球和富水/冰的亞海王星（如表面被數(shù)百到數(shù)千公里的海洋覆蓋的“海洋行星”）。
國際聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)采用估計(jì)年齡的運(yùn)動(dòng)學(xué)方法，即借助LAMOST和Gaia的觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)Kepler行星系統(tǒng)的宿主恒星的運(yùn)動(dòng)速度做精確刻畫，并以此估計(jì)年齡，研究了系外行星“半徑谷”隨宿主恒星年齡和金屬豐度的演化規(guī)律。
他們發(fā)現(xiàn)，隨著年齡的增大，亞（類）海王星的平均半徑逐漸減小，而超級(jí)地球的平均半徑則幾乎不變。這很可能意味著亞海王星年輕的時(shí)候包含足夠厚的氣體包層，隨著年齡增大，行星逐漸冷卻，包層收縮，半徑減小。這一結(jié)果更加支持演化模型，表明（至少部分）亞海王星是氣體矮巨星。
他們還發(fā)現(xiàn)行星“半徑谷”在恒星形成早期已初步形成，并隨著年齡增大而越來越明顯。同時(shí)超級(jí)地球和亞海王星的數(shù)量比也越來越大，這也與演化理論的預(yù)期一致：部分亞海王星（氣體矮巨星）被剝離大氣，演變?yōu)槌?jí)地球。
從定量上看，行星半徑在早期通過光致蒸發(fā)效應(yīng)初步形成，后期在行星核熱的作用下進(jìn)一步加強(qiáng)。此外，研究發(fā)現(xiàn)亞海王星更傾向于出現(xiàn)在富鐵和富鎂/硅/鈣的恒星周圍，表明金屬元素 (鐵、鎂、硅、鈣等) 在亞海王星的形成中發(fā)揮了重要作用。
研究人員透露，這篇文章是"系外行星的空間分布和年齡演化"（英文簡稱為PAST，中文簡稱"穿越"）系列的第三篇文章，更多"穿越"系列的后續(xù)工作正在進(jìn)行和準(zhǔn)備中。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.3847/1538-3881/ac641f |
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