在一个系统中发现两颗“超级水星”系外行星

那里有一个恒星系统,有三颗超级地球行星和两颗超级水星。 超级地球是相当熟悉的系外行星类型,但超级水星很少见。 这些行星的成分与我们自己的水星相同,但更大、更密集。 然而,这里是 HD 23472,展示了银河系中八个已知的超级水星中的两个。

葡萄牙 Instituto de Astrofisica e Ciencias do Espaco 的一组研究人员发现了这两颗致密的内行星。 他们的研究重点是小型系外行星及其组成,以及恒星的位置、温度和特性怎样影响它们。 该团队选择 HD 23472 作为候选者来研究系外行星以及拥有或不拥有大气层之间的过渡。 它可能与来自母星的辐射导致大气蒸发有关。

根据团队负责人苏珊娜·巴罗斯的说法,在系统中发现了两个超级水星是出乎意料的。 “研究小组发现,这个系统由三个具有重要大气层的超级地球和两个超级水星组成,它们是离恒星最近的行星,”她说。

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在一个系统中发现两颗“超级水星”系外行星 1
这位艺术家的概念展示了一个与正在研究的类似的五颗系外行星系统。 然而,在 HD 23472 处,有两颗超级水星围绕恒星运行。 由 NASA Ames/Kepler/K2 Mission 提供。

什么是超级水星,为什么如此稀有?

要了解这些稀有行星,请查看我们自己的水星。 它的轨道离太阳最近。 这两个行星也是如此。 从结构上讲,它非常密集,就像这些超级水星一样。 我们不知道的是它们的内部结构。 如果它们像我们的水星一样,那么它们每个都应该有一个熔化的内核。 在我们的水星中,该核心被固体硫化铁外核包围。 由硅酸盐岩石制成的相对较薄的地壳位于顶部。 水星也有磁场。 它表面的温度范围高达 700 K (427 C),尽管两极仍然没有阳光照射并且非常寒冷。

基本上,它是一个过热的小行星。 而且,水星没有大气层,但有一个“外逸层”。 那是一层薄薄的氢、氦、氧、钙和其他原子的外壳。 它不会长时间徘徊,并被太阳风带走,太阳风也为外逸层提供食物。 其他元素的原子来自地表或通过彗星撞击传递(在水蒸气的情况下)。

水星干燥、过热的外观是由于它靠近太阳。 它在其历史早期可能有更坚固的地幔和地壳。 但是,这很可能会被撞击破坏。 即使在我们自己的太阳系中,水星也是罕见的。 而且,科学家们没想到会在其他恒星周围看到它们中的许多。 然而,他们就在那里。 它们是否具有与我们自己的水星相似的内部特征? 而且,他们的历史会相似吗? 这些问题仍有待回答。

超级水星是怎样形成的? 这仍然是一个悬而未决的问题

巴罗斯的团队发现了两颗超级水星,这有一些很有前景的研究领域——也有一些谜团。 “我们第一次发现了一个包含两种超级汞的系统,”她说。 “这使我们能够获得有关这些行星是怎样形成的线索,这可以帮助我们排除一些可能性。 为了 example,如果大到足以产生超级水星的撞击已经非常不可能,那么在同一个系统中发生两次巨大撞击似乎是非常不可能的。 我们仍然不知道这些行星是怎样形成的,但它似乎与母星的组成有关。 这个新系统可以帮助我们找出答案。”

所有行星都在围绕其新生母星运行的气体和尘埃云中形成。 行星的形成是一个复杂的过程,每个系统都有自己的怪癖和特质。 其中一些怪癖来自母星的组成; 其他来自行星的原行星盘的化学成分和结构——诞生的托儿所。 重要的是要更多地了解行星怎样从微小的种子成长为这些云中的完整世界。 最后,科学家必须考虑形成系统中行星之间的相互作用。

团队成员 Olivier Demangeon 解释说,要了解两个超级水星是怎样在标准行星托儿所环境中形成的,还需要更多关于已完成世界组成的信息。 “由于这些行星的半径小于地球,目前的仪器不具备探测其表面成分或潜在大气的存在和成分的灵敏度,”他说。 关于这个系统仍有大量信息需要收集,包括它的两个超级水星的诞生故事。

HD 23472 人口普查

这就是团队所知道的。 在 HD 23472 系统中的五颗行星中,三颗的质量小于地球。 这些是最轻的系外行星,其质量是使用径向速度法测量的。 由于 ESPRESSO 仪器的精度非常高,这种测量才成为可能。 这代表用于岩石系外行星和稳定光谱观测的阶梯光谱仪,安装在智利 ESO 的超大望远镜 (VLT) 中。 其数据中存在的不是一个,而是两个超级汞,这让团队想要走得更远。

与此同时,大问题仍然存在:超级水星的形成方式与我们的水星大致相同吗? 如果是这样,在 HD 23472 处,多重巨大撞击改变这些世界的可能性有多大? 系外行星猎人会在那里找到更多吗?

该团队希望最终使用超大望远镜 (ELT) 及其第一代高分辨率光谱仪进行观测。 两种仪器都将具有灵敏度和精度,以帮助表征行星的组成,例如围绕 HD 23472 运行的行星。

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