气体密度比固体小,这是个常识,气体行星的密度也应该小于岩石行星。但奇怪的是,天文学家竟然发现了密度比地球还大的气体行星! 这颗行星距离我们大约300光年,名叫HD-114082b。它是迄今为止天文学家发现最年轻的行星之一,只有差不多1500万岁。要知道,我们的地球已经形成45亿年了。除了年轻之外,HD-114082b还有更值得注意的方面。 它有的时候会运行到宿主恒星和地球之间,遮挡一部分宿主恒星的光,使其亮度变暗,这就是凌星法。通过恒星变暗的幅度,天文学家可以判断行星的半径。通过径向速度法,天文学家可以判断行星的质量。两种观测方法的结合,能够证明系外行星的存在,并且帮助我们计算行星的密度。 结果表明,HD-114082b的半径和木星差不多,但质量却是木星的8倍,也就是超过地球的1500倍。这么算下来,它的密度几乎是地球的2倍。 要知道,根据目前的理论,如果一颗行星的质量达到地球的25倍或者半径达到地球的3倍时,就会吸附大量的气体,形成厚达数万公里的大气层。气体的密度比固体小,这会导致气体行星的密度比岩石行星小。然而,地球的密度(约5.5克每立方厘米)已经是太阳系行星中最大的了,竟然只有HD-114082b的1/2,这实在令人感到匪夷所思。 天文学家认为,HD-114082b的年龄或许能够说明问题。因为它如此年轻,才有可能出现这种现象,这就要说到行星的形成模型了。 目前认为,行星有两种形成模式,我们可以分为冷启动和热启动。 所谓的冷启动,也叫核心吸积模型,指的是在原行星盘中,少量物质通过静电力结合在一起,获得了比较强的引力,然后慢慢吸积周围的物质,最终形成行星,这种行星有一个岩石核心。 热启动又叫引力坍缩模型,指的是原行星盘中原本就存在不稳定的区域,周围的物质直接在这里坍缩形成行星,这种气体行星的内部没有岩石核心,并且在核心处保留大量的热量。 根据HD-114082b的情况,引力坍缩模型是无法解释的,核心吸积模型或许更容易解释它的形成。即便如此,它的密度仍然显得不合常理,要么是它的核心异常致密,弥补了“拖后提”的大气层,要么是还有其他未知的机制存在。 算上HD-114082b,人类也只发现了3颗年龄不足3000万岁的行星,并且都不符合引力坍缩模型。当然3颗行星构成的样本量太小,不足以下结论。但天文学家确实需要发现更多如此年轻的行星,它们能告诉我们太阳系或者其他恒星系诞生和演变的历程。 |
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