TESS任务发现“真正不寻常”的系外行星可能是巨型行星的残余核心

在我们的太阳系中，“冰巨星​​”海王星和天王星的密度远低于岩石金星和地球。但是，执行NASA TESS任务的天体物理学家现在发现了一颗系外行星TOI-849b，它的质量似乎是地球的40倍，但密度却很高。此图描绘了系外行星UCF-1.01。与TOI-849b一样，这颗系外行星也绕着恒星运行，就像“热海王星”一样。

海王星大小的行星可能是更大行星的残余核心。

“冰巨人”行星海王星和天王星的密度比金星和地球等岩石地面行星的密度低得多。除了我们的太阳系外，许多其他海王星大小的行星（围绕着遥远的恒星运行）的密度似乎也很低。

现在，由美国宇航局（NASA）的运输系外行星调查卫星（TESS）发现的一颗新行星似乎正在逆转这一趋势。名为TOI-849 b的行星是迄今为止确定的第749个“ TESS感兴趣的物体”。科学家发现，这颗行星每18小时绕着一颗约750光年远的恒星旋转，估计它比地球大3.5倍，使其成为海王星大小的行星。令人惊讶的是，这个遥远的海王星看起来比地球大40倍，密度也一样大。

TOI-849 b是迄今为止发现的最大的海王星大小行星，并且是第一个密度可与地球相比的行星。

麻省理工学院Kavli天体物理与空间研究所的博士后，TESS科学团队的成员Chelsea Huang说：“这颗新行星的质量是我们自己的海王星的两倍以上，这确实是不寻常的。”“想象一下，如果您的行星具有地球的平均密度，其密度是地球质量的40倍。想到这样的压力，在行星中心发生的事情真是太疯狂了。”

这项发现今天发表在《自然》杂志上。该研究的作者包括Huang和麻省理工学院TESS科学团队的成员。

被炸的木星？

自2018年4月18日发射以来，TESS卫星一直在扫描天空，寻找我们太阳系以外的行星。该项目是NASA的“天体物理学”探索者任务之一，由MIT领导和运营。TESS的设计目的是通过绕着地球绕轨道飞行，每月每个月的视线都聚焦在不同的天空区域上，从而几乎可以观察整个天空。TESS扫描天空时，会监视最明亮，最近的恒星发出的光，科学家们希望在星光中出现周期性的倾角，这可能表明行星正在穿越一颗恒星。

TESS以星光曲线或亮度测量形式获取的数据首先提供给TESS科学团队，该团队是由麻省理工学院的科学家领导的国际性，多机构研究人员小组。这些研究人员首先查看了数据，以确定有前途的候选行星或TESS感兴趣的物体。这些信息与TESS数据一起与一般科学界公开共享，以进行进一步分析。

在大多数情况下，天文学家将寻找行星的重点放在TESS观测到的最近，最亮的恒星上。然而，黄和她在麻省理工学院的团队最近有一些额外的时间来查看2018年9月和10月期间的数据，并想知道是否能在昏暗的恒星中找到任何东西。果然，他们从距离地球750光年的一颗恒星中发现了大量类似转折的倾角，不久之后，就确认了TOI-849 b的存在。

Huang说：“这样的明星通常不会被我们的团队仔细观察，因此，这一发现是一个快乐的巧合。”

用许多地面望远镜对这颗昏暗的恒星进行的后续观察进一步证实了该行星，也有助于确定其质量和密度。

黄说，TOI-849 b的奇怪比例正在挑战现有的行星形成理论。

Huang说：“我们真的对这个星球的形成感到困惑。”“目前所有的理论都无法完全解释为什么它在目前的位置如此庞大。我们不希望行星增长到40个地球质量，然后就停在那里。相反，它应该保持增长，最终成为数百个地球质量的天然气巨人，如炽热的木星。”

科学家提出了一个假说来解释新行星的质量和密度，它可能曾经是更大的天然气巨人，类似于木星和土星。这些行星具有更大的气体包裹层，包裹着被认为与核一样密的核。地球。

正如TESS小组在新研究中建议的那样，随着时间的流逝，行星的许多气体包裹层可能已被恒星的辐射炸毁了-这并非不可能，因为TOI-849 b的轨道非常接近其宿主恒星。它的轨道周期仅为0.765天，或仅仅超过18个小时，这使地球暴露于地球从太阳接收的太阳辐射的2,000倍左右。根据该模型，TESS发现的海王星大小的行星可能是更大的木星大小巨星的残余核心。

Huang说：“如果这种情况属实，TOI-849 b是唯一的残留行星核，也是已知存在的最大的天然气巨核。”“这使科学家们非常兴奋，因为以前的理论无法解释这个星球。”

有关此发现的更多信息：

参考：大卫·阿姆斯特朗（David Armstrong）等人于2020年7月1日在《自然》杂志上发表的“海王星沙漠中的残留行星核”，DOI：
10.1038 / s41586-020-2421-7

这项研究部分由美国国家航空航天局（NASA）资助。