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天文学家发现天然气巨头系外行星早于以前想象的

宇宙知识 2025-07-03 5670

摘要:根据新的研究,对过去数据的崭新研究表明,与木星相似的质量类似于以前想象的质量。...

根据新的研究,对过去数据的崭新研究表明,与木星相似的质量类似于以前想象的质量。

天文学家发现天然气巨头系外行星早于以前想象的

俄亥俄州立大学的研究结果提供了有关增生时间的新信息 - 积累大量气体以及富含碳和氧气的固体颗粒以制造大型行星,例如木星。

行星是由原星盘形成的,旋转的灰尘和气体云是行星形成的理想成分。这项新的研究表明,增生发生在早期,当时磁盘比研究人员先前认为的年轻很多。

尽管新确认的系外行星的数量持续增长,但这些世界的起源以及影响其形成的因素是拼图科学家仍在旨在解决。例如,最初认为类似木星的系外行星需要将近3到500万年才能完全形成。最近的观察结果表明,对于像木星这样的天然气巨头,这一过程可能接近大约1到200万年。

该研究的作者,俄亥俄州立大学天文学助理教授吉·王说,这一发现挑战了研究人员关于原行星磁盘的“年龄”的现有理论。结果可能会导致科学家对太阳系和其他地方的行星形成理论进行重新评估和改造。

王说:“我们所知道的有关系外行星的一切都可以放在太阳系的背景下,反之亦然。” “通常,行星形成是一种自下而上的方案,这意味着它始于构成更大星球的小物体,但这种方式需要时间。”

尽管系外行星是指轨道对象的行星对象远远超出了我们太阳系的范围,但更多地了解它们如何形成可以帮助研究人员对太阳系和早期地球的演变有更多的了解,而太阳系和早期地球的形成比木星晚了,但仍然受到了极大的影响。

行星形成的“自下而上”的解释称为“核心积聚理论”,但另一种可能的形成机制是在通过引力不稳定形成行星时 - 当恒星周围的圆盘中的团块太大而无法支撑自己并倒塌并形成行星。王说,由于行星的积聚历史可能与这两个引人注目的互补形成机制紧密相关,因此确定哪个过程更常见,这一点很重要。

该研究最近发表在天体物理杂志。

该研究分析了七个天然气巨头系外行星的样本,这些系外行星的出色和行星化学特性已经通过以前的研究直接测量,并将其与我们太阳系木星和土星中气体巨头的数据进行了比较。

Wang表明,这些系外行星的早期形成与最近的证据一致,即木星比以前想象的要早得多。这一发现是基于这些系外行星所吸收的大量固体。

地球形成开始时积聚的所有材料都会增加其大气的金属性,并通过观察其留下的痕迹,研究人员能够测量一旦收集的地球的固体量。

王说,科学家可以假设金属性越高,固体和金属越多 - 元素周期表上的任何东西都比氢和氦气更大。

他说:“我们平均可以推断出,五个行星中的每一个都取消了相当于50个地球质量的固体。” “只有在系统年龄在200万年的年龄较小的情况下才能找到如此大的固体,但是在我们的太阳系中,可用的总固体仅按价值30至50个地球质量的订单。”

该新数据表明,用于形成外部球星的构件在原球门磁盘的演变的早期阶段可用,而这些构件的可用性在数百万年内的可用性大大减少。王说,因为科学家通常不希望发现行星早日形成,所以发现当前理论可能很难和解。

王说:“这些系外行星的形成如此之早,以至于仍然有大量的金属储层。” “这是科学界没有充分准备的事情,因此现在他们必须争先恐后地提出新理论来解释它。”

由于气体巨头在积聚过程中吸收了大量物质,因此它们的形成和通过太空迁移也影响了原球盘其他地方的岩石行星的发展。在太阳系中,据信这种现象导致木星和土星将水星从其原始轨道中推出,并导致火星变得比地球或金星小得多。

也就是说,为了帮助希望进行类似行星形成分析的天文学家,这项工作还提供了一个统计框架,用于推断任何其他系外行星的固体积聚总质量,研究说明可以是研究其他类型的复杂元素数据的理想工具。

尽管这项研究纯粹依赖于档案数据,但王希望他的作品得到了更好的仪器收集的新的高分辨率数据,例如更强大的基于地面的天文学观测站或詹姆斯·韦伯(James Webb)太空望远镜(例如James Webb Space Telescope)。

王说:“通过使用更大的系外行星来扩展这项工作,我们希望看到本文中发现的证据趋势继续存在。”

这项工作得到了国家科学基金会的支持。

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