研究人員發(fā)現(xiàn)了一顆海王星大小的行星TOI-3261 b，它每21小時(shí)繞恒星運(yùn)行一圈，屬于罕見(jiàn)的"熱海王星"。這顆行星為了解靠近恒星的行星的形成和大氣演化提供了重要信息，表明其初始質(zhì)量較大，隨后大氣剝離。
藝術(shù)家眼中的" 發(fā)現(xiàn)TOI-3261 b：一顆罕見(jiàn)的熱海王星 TOI-3261 b是一顆海王星大小的行星，它繞其主星運(yùn)行的距離非常近。 它是已知的第四顆同類行星，為了解這種罕見(jiàn)行星的形成過(guò)程提供了寶貴的信息。 這一發(fā)現(xiàn)是由一個(gè)國(guó)際科學(xué)家小組利用NASA 的凌日系外行星巡天衛(wèi)星（TESS）完成的。 澳大利亞、智利和南非的地面望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行的后續(xù)觀測(cè)證實(shí)了這一發(fā)現(xiàn)。 TOI-3261 b位于天文學(xué)家所說(shuō)的"炙熱的海王星沙漠"--在這一空間區(qū)域，這種大小和成分的行星異常稀少。 TOI-3261 b的大小和構(gòu)成與海王星相似，但它的突出特點(diǎn)是軌道非常緊湊，僅用21個(gè)小時(shí)就完成了一"年"。 這種快速的軌道將這顆系外行星歸入了一個(gè)非常獨(dú)特的類別：具有精確測(cè)量質(zhì)量的超短周期熱海王星，迄今為止也只發(fā)現(xiàn)了三顆。 熱海王星大氣層的挑戰(zhàn) 系外行星 TOI-3261 b 被證明是測(cè)試行星形成的新計(jì)算機(jī)模型的理想候選者。 熱海王星之所以如此罕見(jiàn)，部分原因是很難在如此靠近恒星的地方保留厚厚的氣態(tài)大氣層。 恒星的質(zhì)量很大，因此會(huì)對(duì)周圍的事物產(chǎn)生巨大的引力，這可能會(huì)剝離附近行星周圍的氣體層。 恒星還會(huì)釋放出巨大的能量，將氣體層吹散。 這兩個(gè)因素意味著，像TOI-3261 b這樣的熱海王星一開(kāi)始可能是大得多的木星大小的行星，后來(lái)失去了大部分質(zhì)量。 通過(guò)模擬不同的起點(diǎn)和發(fā)展情景，科學(xué)小組確定這顆恒星和行星系統(tǒng)大約有65億年的歷史，這顆行星一開(kāi)始是一顆大得多的氣態(tài)巨行星。 不過(guò)，它很可能是通過(guò)兩種方式失去質(zhì)量的：一種是光蒸發(fā)，即恒星的能量導(dǎo)致氣體粒子消散；另一種是潮汐剝離，即恒星的引力將行星上的氣體層剝離。 這顆行星也可能是在離恒星較遠(yuǎn)的地方形成的，在那里這兩種效應(yīng)的強(qiáng)度都會(huì)較小，從而使它能夠保留大氣層。 大氣層之謎與未來(lái)研究 這顆行星殘留的大氣層是其最有趣的特征之一，它可能需要進(jìn)一步的大氣分析，或許有助于揭開(kāi)這個(gè)"炎熱海王星沙漠"居民的形成歷史。 TOI-3261 b行星的密度大約是海王星的兩倍，這表明其大氣層中較輕的部分已經(jīng)隨著時(shí)間的推移被剝離，只剩下較重的成分。 這表明，這顆行星的大氣層一開(kāi)始肯定含有各種不同的元素，但現(xiàn)階段很難說(shuō)清楚到底是什么元素。 也許可以利用美國(guó)宇航局的詹姆斯-韋伯太空望遠(yuǎn)鏡對(duì)這顆行星進(jìn)行紅外光觀測(cè)，從而揭開(kāi)這個(gè)謎團(tuán)。 這不僅有助于天文學(xué)家了解 TOI-3261 b 的過(guò)去，還將開(kāi)始揭示所有高溫巨行星背后的物理過(guò)程。 擴(kuò)大超短周期熱海王星俱樂(lè)部 2020 年首次發(fā)現(xiàn)了超短周期熱海王星 LTT-9779 b。 此后，TESS發(fā)現(xiàn)的TOI-849 b和TOI-332 b也加入了超短周期熱海王星精英俱樂(lè)部（質(zhì)量已被精確測(cè)量）。 LTT-9779 b和TOI-849 b都在詹姆斯-韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的紅外觀測(cè)隊(duì)列中，有可能在未來(lái)幾年中拓寬我們對(duì)這些行星大氣層的了解。 由南昆士蘭大學(xué)天文學(xué)家艾瑪-納比（Emma Nabbie）領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國(guó)際科學(xué)小組發(fā)表了關(guān)于這一發(fā)現(xiàn)的論文《在炎熱的海王星沙漠中生存》（Surviving in the Hot Neptune Desert）： 2024 年 8 月，《天文雜志》（The Astronomical Journal）發(fā)表了他們的論文《在炎熱的海王星沙漠中生存：超熱海王星 TOI-3261 b 的發(fā)現(xiàn)》。 編譯自/ScitechDaily
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