探秘海王星大小外行星:氢逃逸揭示行星演化之谜

【字体: 时间:2025年02月13日 来源:Nature 50

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  为探究小于海王星的两类外行星形成差异问题,研究人员对 TOI - 776 b(1.85±0.13 R⊕)和 TOI - 776 c(2.02±0.14 R⊕)开展观测研究。发现它们存在氢逃逸现象,且可能形成于干燥环境,这支持氢损失在外行星演化中的重要作用。

  外行星勘测发现,有一类数量众多、轨道周期小于 100 天且比海王星小的外行星。这类行星以约 1.8 R为界,形成两个群体,被称为半径谷(radius valley)。目前尚不确定这两个群体是源于不同的形成途径(干燥环境与富含水的环境),还是因长期大气损失而分化,亦或是两者皆有。
此次研究观测了两颗姐妹行星 TOI - 776 b(1.85±0.13 R)和 TOI - 776 c(2.02±0.14 R)正在发生的氢逃逸现象。它们的大小接近半径谷,且年龄成熟(1 - 40 亿年),对于探究所属行星群体的起源具有重要价值。

在这两颗行星凌星期间,观测到它们在宿主恒星的莱曼 - α(Lyman - α)发射光谱中产生吸收现象,这表明存在氢逃逸,逃逸速率分别相当于每颗行星总质量的 0.03 - 0.6% 和 0.1 - 0.9%(每 10 亿年)。对外侧行星 TOI - 776 c 的观测结果显示,其物质外流并非源于解离的水蒸气,这意味着它和内侧的姐妹行星可能都形成于干燥环境。这些观测结果有力地支持了氢损失在近距离轨道运行的亚海王星(sub - Neptunes)演化过程中起到重要作用的观点。

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