Tiny Pebbles 創(chuàng)造了銀河系中最極端的世界之一

恒星形成時留下的微小鵝卵石滋養(yǎng)了人類有史以來最奇怪、最狂野的世界之一的生長。

這是一顆著名的 Tylos，或 WASP-121b，這是一顆距離它大約 880 光年的氣態(tài)巨行星，離它的宿主恒星如此之近，以至于它的大氣層里充滿了汽化金屬云.

現(xiàn)在，新的觀測表明，這個世界——銀河系中研究最多的世界之一——是由環(huán)繞恒星的塵埃和巖石構(gòu)成的，當(dāng)時該系統(tǒng)仍處于早期形成階段。

冒煙的槍？一氧化硅 – 汽化的巖石云。使用 JWST，一組天文學(xué)家除了水、一氧化碳和甲烷外，還確定了系外行星大氣中的分子。

“碳、氧和硅的相對豐度為了解這顆行星如何形成和獲得其物質(zhì)提供了見解，”天文學(xué)家托馬斯·埃文斯-索馬 （Thomas Evans-Soma） 解釋道領(lǐng)導(dǎo)這項研究的澳大利亞紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)。

泰洛斯大約是半徑的 1.75 倍，但質(zhì)量只有木星，圍繞一顆名叫 Dilmun 的黃白色恒星運行，該恒星的半徑是太陽的 1.5 倍，軌道飛行時間僅為 30 小時。它離星星如此之近，以至于它字面意義上的蒸發(fā)，它的大氣層被酷熱吹得膨脹起來。

當(dāng)它繞過迪爾蒙時，泰洛斯從我們和它之間經(jīng)過，這意味著它處于完美的研究配置中。這顆恒星的一些光穿過系外行星的浮腫大氣層，并在其移動過程中被其中的分子所改變。天文學(xué)家可以煞費苦心地研究這些微小信號，以找出哪些分子是造成這些變化的原因。

泰洛斯是所謂的熱木星——氣態(tài)巨行星世界，離它們的宿主恒星非常近。它們在某種程度上是一個懸而未決的問題：它們不能在那些近距離的軌道上形成，因為來自恒星的輻射和風(fēng)會阻止氣體積累。主要的解釋是它們形成的距離更遠(yuǎn)，并向內(nèi)遷移。

這首次檢測到一氧化硅在 2022 年發(fā)表的一篇論文中描述了系外行星的大氣層。這是一種非常難以檢測且稀有的分子。但正是泰洛斯大氣層中的分子組合幫助埃文斯-索馬和他的團隊弄清楚了這顆系外行星的誕生地。

恒星誕生于密集的分子氣體云中。當(dāng)它們旋轉(zhuǎn)時，物質(zhì)會自行排列在一個圓盤中，該圓盤卷入并喂養(yǎng)不斷增長的恒星。一旦恒星的強度足以用風(fēng)推開物質(zhì)，它的生長就會被切斷，留在圓盤中的物質(zhì)就會結(jié)成塵埃和冰的小鵝卵石，這些鵝卵石粘在一起并生長形成行星。

在靠近宿主恒星的地方，冰升華成氣體。這被稱為冰線或雪線，不同的冰有不同的升華點。

通過研究泰洛斯星大氣中分子的比例，研究人員得出結(jié)論，這顆系外行星是在離它的恒星很遠(yuǎn)的地方形成的，那里的甲烷是蒸汽形式的，但冰仍然凍結(jié)。

在太陽系中，這個距離在木星和天王星.迪爾蒙比我們的太陽更熱，所以泰洛斯的距離會更大——這表明它必須遷移很長一段路才能到達現(xiàn)在的位置。這也是迄今為止關(guān)于熱木星如何形成和演化的最佳證據(jù)之一。

但還有另一個謎團。甲烷是在這顆系外行星的夜側(cè)檢測到的，該夜側(cè)永遠(yuǎn)背對著迪爾蒙。甲烷在高溫下不穩(wěn)定，在炎熱的白天無法檢測到。當(dāng)它移動到夜間時，預(yù)計在相同的高度上仍無法檢測到它。

因此，泰洛斯島夜間大氣中大量甲烷表明正在進行一些有趣的大氣過程。研究人員認(rèn)為這是垂直混合——強烈的上升氣流將甲烷從大氣深處帶到高層大氣，在那里可以被 JWST 檢測到。

“這對系外行星動力學(xué)模型提出了挑戰(zhàn)，可能需要對其進行調(diào)整，以重現(xiàn)我們在夜側(cè)發(fā)現(xiàn)的強烈垂直混合，”Evans-Soma 說.

盡管我們對 Tylos 的觀察比大多數(shù)近 6,000 顆系外行星迄今為止，這個奇怪的、正在融化的世界仍然有很多關(guān)于銀河系中行星的知識可以教給我們。

該研究已發(fā)表在自然天文學(xué).

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