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    最新研究发现:气态巨行星的组成成分,并不是由宿主恒星决定

    博科园:本文为天文学类

    发表在《天文学》期刊上的一项新研究表明:对于比氢和氦更重的元素,对气体巨型系外行星及其宿主恒星的组成,进行了一项令人惊讶的分析,发现它们的组成之间没有很强的相关性,这一发现对于我们理解行星形成过程具有重要意义。在它们年轻的时候,恒星被一个由气体和尘埃组成的旋转圆盘所包围,也就是原行星盘,行星就是从这个圆盘中诞生。长期以来,天文学家一直想知道恒星的组成在多大程度上决定了构成行星的原材料。

    最新研究发现:气态巨行星的组成成分,并不是由宿主恒星决定

    这个问题现在更容易探测,因为已经知道银河系中有大量的系外行星。了解恒星与其行星的化学成分之间的关系,有助于揭示行星的形成过程。例如,先前的研究表明,在重元素浓度较高的恒星周围,除了氢和氦以外的元素,气态巨型行星的出现增加了。这被认为为行星如何形成的主要竞争理论之一提供了证据,该理论提出,气体巨行星是由盘状物质的缓慢吸积形成,直到形成大约10倍于地球质量的核心。在这一点上,固体婴儿行星内部能够用氦气和氢气包围自己,孕育出一个成熟的巨型行星。

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    研究的合著者Daniel Thorngren解释说:之前的研究着眼于行星的存在和宿主恒星中存在多少铁之间的关系,但我们想扩大这一范围,将行星本身的重元素含量包括在内,并不仅仅关注铁。Teske、Thorngren和加州大学圣克鲁斯分校的Jonathan Fortney、西南研究所的Natalie Hinkel和旧金山州立大学的John Brewer将24颗冷气巨型行星的大块重元素含量,与其19颗宿主恒星中“行星形成元素”的丰度进行了比较,其中包括碳、氧、镁、硅、铁和镍(有些恒星拥有多颗行星)。

    最新研究发现:气态巨行星的组成成分,并不是由宿主恒星决定

    发现,这些巨型行星中重元素的数量,与宿主恒星中这些形成行星的元素的数量之间没有相关性,那么天文学家如何解释一个既定的趋势,即富含重元素的恒星更有可能拥有气态巨型行星?解开这种差异可能会揭示行星形成过程的新细节,例如,在婴儿行星形成的过程中,还有哪些其他因素对其构成有影响?可能是它在圆盘中的位置,以及它离任何邻居有多远,要回答这些关键问题,需要做更多的研究,一条线索可能来自作者将重元素捆绑成反映其特征分组的综合结果。

    最新研究发现:气态巨行星的组成成分,并不是由宿主恒星决定

    发现行星的重元素与其宿主恒星相对丰富的碳和氧(称为挥发性元素)与本研究中包括的其他元素之间存在初步相关性。这些元素属于一组称为耐火元素的元素。这些术语是指元素的低沸点(挥发性或其高熔点)在耐火元素的情况下。挥发性元素可能代表一种富含冰的行星成分,而耐火元素可能表示一种岩石成分。研究人员很高兴能进一步探索这一初步结果,并希望能为在即将到来任务的恒星和行星组成之间关系提供更多信息。

    最新研究发现:气态巨行星的组成成分,并不是由宿主恒星决定

    博科园|研究/来自:卡内基科学研究所

    参考期刊《天文学》

    DOI: 10.3847/1538-3881/ab4f79

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