古老的“湿熔岩球”系外行星出人意料

一个被厚厚的汽化岩石包裹的熔岩世界，可能是我们迄今为止最有力的证据带有大气的岩石系外行星超越我们的太阳系。

行星TOI-561 b是超高温超级地球根据卡内基科学研究人员领导的一项新研究，似乎是一个全球性的岩浆海洋，覆盖着厚厚的挥发性化学物质大气层。

TOI-561 b也是一个古老的天体物理谜团，挑战了我们对那些被困在恒星周围高速舞蹈中的炽热系外行星的认知。

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这颗系外行星绕恒星运行的距离不到160万公里（0.99百万英里），仅为太阳与太阳之间距离的四十分之一水星使这里成为潮汐锁定的地狱景象，一侧沐浴在永恒的光明中，另一侧则陷入永恒的黑暗。

奇怪的是，尽管强烈的恒星辐照被认为剥离了类似行星的气态外壳，变成裸露的冒烟岩石，甚至熔融的熔岩球，它却以某种方式保持了数十亿年。

“根据我们对其他系统的了解，天文学家本应预测，像这样的行星太小太热，无法在形成后长时间保持自身的大气。”他说卡内基科学天文学家妮可·沃拉克。

TOI-561 b 被称为超短周期（USP）星球因其紧密轨道，完成时间不到11小时。从大小上看，它的质量大约是地球的两倍，半径是地球的1.4倍。

它绕着一颗极其古老的恒星运行，该恒星质量略小且比太阳冷。就是这样明星铁含量低，富含α元素，如氧、镁、硅，这些元素在早期宇宙中被大质量恒星聚变而成。

它也位于银河系厚盘一个银河区域，类似于一个恒星退休社区。这些因素表明这颗恒星大约有100亿年历史，是太阳年龄的两倍多。

研究人员还注意到，TOI-561 b的密度异常低，仅约是水的四倍。这可能是因为TOI-561 b的铁芯相对较小，且可能由密度低于地壳岩石组成，这种成分如果TOI-561 b形成于早期宇宙，当时铁含量较低，这就说得通了。

另一方面，也可能是因为TOI-561 b的大气层让它看起来比实际更大。

为了确定TOI-561 b密度低于预期是否因大气层，研究人员使用了JWST的数据，该站观测该行星系统37小时，绕恒星绕行近四周。

通过用韦伯近红外光谱仪（NIRSpec）测量TOI-561 b的近红外白天亮度，研究人员可以计算其温度，从而判断其是否可能存在大气层。

没有大气层的话，TOI-561 b应约为2700摄氏度（4900华氏度），但测量显示其温度更接近较低的1800摄氏度。

研究人员推测，大气层可能通过几种方式“冷却”TOI-561 b的恒星面：大气中的风可能将部分热量从白天带到夜侧，而水蒸气则可能吸收行星表面的近红外光，使其看起来更冷。

但TOI-561 b如何在如此接近其宿主恒星的飞行中，维持如此浓厚的大气数十亿年？

团队认为，这颗系外行星可能在其大气层与覆盖表面的岩浆海之间达成了平衡，否则岩浆海在夜晚会完全冻结，没有大气层。

研究人员认为，气体可能从系外行星的地壳渗出，为大气提供能量，其中一些不可避免地逸散到太空中。与此同时，庞大的岩浆海可能像一个汇陷，将气体吸回行星内部。

该系外行星的铁含量可能在这里起作用：与红细胞氧结合的同一元素可能通过捕获挥发性化学物质来帮助TOI-561保持其大气岩浆海洋或核心.

研究人员表示：“从具有白天亮度温度约束的岩石行星样本来看，辐射温度超过约2000开尔文的行星能够比失去的更快补充挥发性包层，”研究人员写他们的论文.

然而，“确切指出TOI-561 b为何大气厚重，仍需进一步的理论和观测研究。”

本研究发表于天体物理学杂志通讯.

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