K2-360 是一個(gè)新發(fā)現(xiàn)的行星系統(tǒng)，其中有一顆超致密行星，很可能是以前更大世界的核心，由其伴星的動(dòng)態(tài)相互作用形成。一個(gè)由日本和歐洲組成的國(guó)際研究小組發(fā)現(xiàn)了一個(gè)圍繞類太陽(yáng)恒星運(yùn)行的全新多行星系統(tǒng)。新發(fā)現(xiàn)的行星中，有一顆周期極短的行星，其密度是有史以來(lái)最高的之一。這項(xiàng)發(fā)表在《科學(xué)報(bào)告》上的發(fā)現(xiàn)，為了解行星在極端條件下的形成和演化提供了寶貴的見(jiàn)解。
藝術(shù)家對(duì)K2-360系統(tǒng)的構(gòu)想，圖中展現(xiàn)了密度極高的超級(jí)地球K2-360 b（紅色）在其近乎接近太陽(yáng)的軌道上繞行，背景中則是更遙遠(yuǎn)的伴星K2-360 c（藍(lán)色）。K2-360 b僅需21小時(shí)就能完成一次公轉(zhuǎn)，其極高的溫度可能導(dǎo)致其表面熔融或部分熔融。圖片來(lái)源：天體生物學(xué)中心
通過(guò)將相同的建模技術(shù)應(yīng)用于未來(lái)的系外行星發(fā)現(xiàn)，這些發(fā)現(xiàn)可以作為研究其他行星系統(tǒng)演化的框架。
這個(gè)新發(fā)現(xiàn)的系統(tǒng)名為K2-360，距離地球約750光年。它由兩顆行星組成，圍繞一顆與太陽(yáng)相似的恒星運(yùn)行：
K2-360 b：一顆周期極短的“超級(jí)地球”——一顆比地球大但比海王星小的巖石行星——其體積約為地球的1.6倍，繞其恒星運(yùn)行一周的周期為21小時(shí)。它的質(zhì)量是地球的7.7倍，是迄今為止發(fā)現(xiàn)的同類型行星中密度最大、特征最清晰的行星。
K2-360 c：一顆較大的外行星，質(zhì)量至少是地球的15倍，繞行周期為9.8天。這顆行星不會(huì)凌日其恒星，因此其確切大小尚不清楚。
失去地幔的超級(jí)地球
K2-360 b 的極端密度表明它可能是曾經(jīng)更大的行星的剝離核心，由于附近主恒星的強(qiáng)烈輻射而失去了外層。
黑色恒星代表恒星的位置。彩色線條代表兩顆行星的軌道。黃色代表外行星，其軌道傾角較大。紅色代表內(nèi)行星。隨著時(shí)間的推移，由于外行星的影響，行星軌道變得越來(lái)越長(zhǎng)，然后突然向內(nèi)遷移，形成一個(gè)圍繞恒星的更小的軌道。圖片來(lái)源：Alessandro Alberto Trani
都靈大學(xué)的合著者達(dá)維德·甘多爾菲解釋道：“這顆行星讓我們得以一窺一些近地世界的可能命運(yùn)，這些世界經(jīng)過(guò)數(shù)十億年的進(jìn)化后，只剩下致密的巖石核心?！?/p>
“我們的動(dòng)力學(xué)模型表明，K2-360 c 可能通過(guò)一種稱為高偏心率遷移的過(guò)程將內(nèi)行星推入其當(dāng)前的緊密軌道，”尼爾斯玻爾研究所博士后、論文合著者亞歷山德羅·阿爾貝托·特拉尼 (Alessandro Alberto Trani) 說(shuō)。
這涉及到引力相互作用，首先使內(nèi)行星的軌道變得非常橢圓，然后潮汐力逐漸使其靠近恒星，形成圓形軌道。或者，潮汐圓化可能是由行星的自轉(zhuǎn)軸傾斜引起的。
行星系統(tǒng)歷史的書寫始于預(yù)測(cè)，止于現(xiàn)在
亞歷山德羅·特拉尼參與創(chuàng)建了有助于解釋行星系統(tǒng)演化的動(dòng)力學(xué)模型：“當(dāng)我們的目標(biāo)是了解系統(tǒng)的起源時(shí)，我們必須評(píng)估它的初始配置，然后看看哪些設(shè)置自然地演變成我們現(xiàn)在觀察到的樣子。
由于并非所有初始條件都能重現(xiàn)當(dāng)前的系統(tǒng)，我們?cè)趶V泛的參數(shù)空間中運(yùn)行了多次模擬。我們對(duì)關(guān)鍵演化機(jī)制（在本例中為潮汐遷移）的了解決定了我們選擇探索哪些初始條件。
最后，我們將模擬結(jié)果（例如，每顆行星的軌道參數(shù)、質(zhì)量及其隨時(shí)間的變化）與徑向速度法和凌日法觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。如果模擬系統(tǒng)與實(shí)際測(cè)量結(jié)果相符且保持穩(wěn)定，則將增強(qiáng)我們的理解，即這些初始條件和物理過(guò)程能夠準(zhǔn)確描述真實(shí)的行星系統(tǒng)。
通過(guò)這種方式，我們不僅可以對(duì)無(wú)法測(cè)量的參數(shù)進(jìn)行限制，還可以構(gòu)建一個(gè)完整的敘述：不僅僅是行星“現(xiàn)在”是什么樣子，還有它們隨著時(shí)間的推移如何到達(dá)那里。
行星系統(tǒng)可以被視為一個(gè)工具箱
這個(gè)行星系統(tǒng)之所以成為一個(gè)特殊的實(shí)驗(yàn)室，有幾個(gè)原因。首先，我們可以通過(guò)凌日觀測(cè)來(lái)觀察K2-360b。凌日觀測(cè)是指行星經(jīng)過(guò)恒星前方時(shí)進(jìn)行測(cè)量，以確定其大小和軌道周期。徑向速度數(shù)據(jù)（即行星與恒星之間的引力）可以用來(lái)確定其質(zhì)量。
這些觀測(cè)結(jié)果使我們能夠計(jì)算出這顆行星的密度，進(jìn)而計(jì)算出它的成分。事實(shí)證明，K2-360b 是一顆密度極高的超級(jí)地球，富含鐵元素，這表明它可能曾經(jīng)擁有一層厚厚的氣態(tài)大氣層，后來(lái)被潮汐力和恒星輻射剝離。我們現(xiàn)在看到的可能是這顆行星裸露的核心。
其次，外行星 K2-360c 的存在，為同一系統(tǒng)內(nèi)多種形成和演化路徑提供了關(guān)鍵線索。我們可以測(cè)試不同的遷移場(chǎng)景，看看它們是否與我們的觀測(cè)結(jié)果相符。如果沒(méi)有 K2-360c 存在的證據(jù)，我們只能猜測(cè) K2-360b 最終為何如此接近其恒星，而它的遷移歷史在很大程度上仍將是一個(gè)謎。
開發(fā)新的、更詳細(xì)的建模工具是未來(lái)的發(fā)展方向
從理論建模的角度來(lái)看，我們的結(jié)果表明，我們需要更復(fù)雜的潮汐遷移模型。例如，將光蒸發(fā)（即強(qiáng)烈的星光如何剝離行星大氣）納入我們的模擬中，將使我們能夠追蹤行星質(zhì)量和半徑隨時(shí)間的變化。
通過(guò)將這些效應(yīng)（潮汐+紫外線輻射）整合到一個(gè)框架中，我們可以更清晰、更精確地了解像K2-360b這樣的行星是如何演化的。將這些增強(qiáng)的模型應(yīng)用于新的行星發(fā)現(xiàn)，或許可以揭示我們?cè)谶@里看到的現(xiàn)象是普遍存在的，還是宇宙中罕見(jiàn)的。
編譯自/ScitechDaily
熱門跟貼