Tiny Pebbles 创造了银河系中最极端的世界之一
恒星形成时留下的微小鹅卵石滋养了人类有史以来最奇怪、最狂野的世界之一的生长。
这是一颗著名的 Tylos,或 WASP-121b,这是一颗距离它大约 880 光年的气态巨行星,离它的宿主恒星如此之近,以至于它的大气层里充满了汽化金属云.
现在,新的观测表明,这个世界——银河系中研究最多的世界之一——是由环绕恒星的尘埃和岩石构成的,当时该系统仍处于早期形成阶段。
冒烟的枪?一氧化硅 – 汽化的岩石云。使用 JWST,一组天文学家除了水、一氧化碳和甲烷外,还确定了系外行星大气中的分子。
“碳、氧和硅的相对丰度为了解这颗行星如何形成和获得其物质提供了见解,”天文学家托马斯·埃文斯-索马 (Thomas Evans-Soma) 解释道领导这项研究的澳大利亚纽卡斯尔大学。
泰洛斯大约是半径的 1.75 倍,但质量只有木星,围绕一颗名叫 Dilmun 的黄白色恒星运行,该恒星的半径是太阳的 1.5 倍,轨道飞行时间仅为 30 小时。它离星星如此之近,以至于它字面意义上的蒸发,它的大气层被酷热吹得膨胀起来。
当它绕过迪尔蒙时,泰洛斯从我们和它之间经过,这意味着它处于完美的研究配置中。这颗恒星的一些光穿过系外行星的浮肿大气层,并在其移动过程中被其中的分子所改变。天文学家可以煞费苦心地研究这些微小信号,以找出哪些分子是造成这些变化的原因。
泰洛斯是所谓的热木星——气态巨行星世界,离它们的宿主恒星非常近。它们在某种程度上是一个悬而未决的问题:它们不能在那些近距离的轨道上形成,因为来自恒星的辐射和风会阻止气体积累。主要的解释是它们形成的距离更远,并向内迁移。
这首次检测到一氧化硅在 2022 年发表的一篇论文中描述了系外行星的大气层。这是一种非常难以检测且稀有的分子。但正是泰洛斯大气层中的分子组合帮助埃文斯-索马和他的团队弄清楚了这颗系外行星的诞生地。
恒星诞生于密集的分子气体云中。当它们旋转时,物质会自行排列在一个圆盘中,该圆盘卷入并喂养不断增长的恒星。一旦恒星的强度足以用风推开物质,它的生长就会被切断,留在圆盘中的物质就会结成尘埃和冰的小鹅卵石,这些鹅卵石粘在一起并生长形成行星。
在靠近宿主恒星的地方,冰升华成气体。这被称为冰线或雪线,不同的冰有不同的升华点。
通过研究泰洛斯星大气中分子的比例,研究人员得出结论,这颗系外行星是在离它的恒星很远的地方形成的,那里的甲烷是蒸汽形式的,但冰仍然冻结。
在太阳系中,这个距离在木星和天王星.迪尔蒙比我们的太阳更热,所以泰洛斯的距离会更大——这表明它必须迁移很长一段路才能到达现在的位置。这也是迄今为止关于热木星如何形成和演化的最佳证据之一。
但还有另一个谜团。甲烷是在这颗系外行星的夜侧检测到的,该夜侧永远背对着迪尔蒙。甲烷在高温下不稳定,在炎热的白天无法检测到。当它移动到夜间时,预计在相同的高度上仍无法检测到它。
因此,泰洛斯岛夜间大气中大量甲烷表明正在进行一些有趣的大气过程。研究人员认为这是垂直混合——强烈的上升气流将甲烷从大气深处带到高层大气,在那里可以被 JWST 检测到。
“这对系外行星动力学模型提出了挑战,可能需要对其进行调整,以重现我们在夜侧发现的强烈垂直混合,”Evans-Soma 说.
尽管我们对 Tylos 的观察比大多数近 6,000 颗系外行星迄今为止,这个奇怪的、正在融化的世界仍然有很多关于银河系中行星的知识可以教给我们。
该研究已发表在自然天文学.