圍繞其主星運(yùn)行的系外行星LTT9779b的藝術(shù)家印象。鳴謝:uux.cn/里卡多·拉米雷斯·雷耶斯(智利大學(xué))
（神秘的打破地球uux.cn）據(jù)今日宇宙（埃文·高夫）：隨著行星搜尋科學(xué)家發(fā)現(xiàn)越來越多的行星，他們遇到了一些難題。常規(guī)其中一個(gè)問題是保持缺少海王星大小的行星圍繞它們的恒星運(yùn)行。天文學(xué)家認(rèn)為，氣層這些行星的外海王星質(zhì)量不足以在其恒星的強(qiáng)大輻射面前保留其大氣層，這種輻射會(huì)將其剝離。系外行星
但是打破至少有一顆行星保留了它的大氣層。怎么會(huì)？常規(guī)
天文學(xué)家給這種恒星附近缺乏海王星大小的行星起了個(gè)名字。他們稱之為海王星沙漠，保持或者有時(shí)是氣層“蒸發(fā)沙漠”
這個(gè)術(shù)語只有一個(gè)寬泛的定義，通常被描述為如此靠近恒星以至于軌道周期只有兩到四天的外海王星區(qū)域。它還被定義為缺乏海王星大小的系外行星行星，其質(zhì)量約為木星的打破十分之一。通常情況下，當(dāng)行星遷移到如此靠近恒星的位置時(shí)，它們就會(huì)失去大氣層，只剩下巖石核心，僅僅是它們?cè)?jīng)膨脹的殘余。
LTT 9779 b是一顆在海王星沙漠中保留了大氣的行星。它圍繞一顆大約260光年遠(yuǎn)的G型恒星運(yùn)行。它有29個(gè)地球質(zhì)量，盡管距離其恒星只有0.01679天文單位，完成一周軌道只需0.8天，但仍保留了其大氣層。在這種情況下，恒星壓倒性的輻射應(yīng)該已經(jīng)清除了行星的大氣層。為什么沒有？
新的研究開始回答這個(gè)問題。它的標(biāo)題是“海王星沙漠中的生存:LTT 9779 b多虧了一顆不尋常的X射線微弱的宿主星才保持了它的大氣層?！彼鼘?huì)發(fā)表在皇家天文學(xué)會(huì)的每月通知上，并且目前已經(jīng)發(fā)布到arXiv預(yù)印本服務(wù)器上。主要作者是華威大學(xué)天文學(xué)和天體物理學(xué)組的博士生豪爾赫·費(fèi)爾南德斯·費(fèi)爾南德斯。
光蒸發(fā)是一個(gè)眾所周知的現(xiàn)象，它與恒星自轉(zhuǎn)有關(guān)。所有的恒星都在旋轉(zhuǎn)，當(dāng)它們快速旋轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的磁場，進(jìn)而以X射線和紫外線輻射的形式驅(qū)動(dòng)強(qiáng)大的電磁能量。當(dāng)這些高能光子撞擊行星大氣層中的分子時(shí)，它們將分子推入太空。只有行星的引力才能抵消它，這解釋了為什么有這么多巨大的熱木星，而在海王星沙漠中幾乎沒有行星。

這張研究圖展示了海王星沙漠。x軸表示軌道周期，y軸表示行星半徑。LT 9779 b是紅星。每個(gè)藍(lán)灰色的點(diǎn)是美國宇航局系外行星檔案中的一顆系外行星，綠色的點(diǎn)是超短周期海王星。致謝:uux.cn/費(fèi)爾南德斯等人，2023年
LTT 9779 b是唯一一顆已知的軌道周期小于一天的海王星類行星，它有大量的氫/氦大氣層。為了讓這顆行星緊緊抓住它的大氣層，離它的恒星如此之近，一定發(fā)生了一些不尋常的事情?！叭绻Ｍ跣巧衬荴射線/EUV驅(qū)動(dòng)的光蒸發(fā)的結(jié)果，那么令人驚訝的是，LTT 9779 b的大氣在其年輕的宿主恒星的高能光子的強(qiáng)烈轟擊下幸存了下來，”作者寫道。
答案一定在恒星本身，因?yàn)檫@么大的行星無法保護(hù)自己。它直接位于其恒星強(qiáng)大輸出的路徑上，沒有任何東西可以保護(hù)它。為了更仔細(xì)地檢查這顆恒星，這項(xiàng)研究背后的研究人員使用了歐空局1999年發(fā)射的X射線天文臺(tái)XMM-Newton。
該航天器也被稱為高通量X射線光譜學(xué)任務(wù)X射線多鏡任務(wù)。它的任務(wù)是調(diào)查星際X射線源，盡管它的發(fā)射計(jì)劃是10年的任務(wù)，但在近24年后它仍在繼續(xù)。XMM-Newton數(shù)據(jù)是這項(xiàng)研究的核心。
恒星的X射線輻射因其自轉(zhuǎn)而增強(qiáng)。高速旋轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生更強(qiáng)的磁場，這意味著更強(qiáng)的X射線發(fā)射，而較慢的旋轉(zhuǎn)意味著更弱的發(fā)射。LT 9779的旋轉(zhuǎn)速度約為1.06公里/秒，完成一次公轉(zhuǎn)需要約45天，盡管支持這一點(diǎn)的數(shù)據(jù)有點(diǎn)弱。相比之下，太陽的旋轉(zhuǎn)速度更快，為1.997公里/秒。這幾乎是兩倍，與大多數(shù)恒星相比，太陽的速度較慢。熱恒星的旋轉(zhuǎn)速度往往可以超過100公里/秒。從這個(gè)角度來看，LT 9779的旋轉(zhuǎn)速度非常緩慢。
年齡是恒星X射線輻射的另一個(gè)因素，研究人員將其輻射與其年齡進(jìn)行了比較。“我們用XMM-Newton觀測了LTT 9779，并測量了它的X射線光度上限，比它的年齡預(yù)期低15倍，”論文陳述道。
研究人員還模擬了行星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以及這如何影響它的質(zhì)量損失歷史。他們?cè)趦煞N不同的XUV歷史下模擬了行星的半徑、包絡(luò)質(zhì)量分?jǐn)?shù)和質(zhì)量損失率。一個(gè)有預(yù)期的恒星放射歷史，一個(gè)有微弱的恒星放射歷史。
他們發(fā)現(xiàn)“…它的大氣存活至今，與異常微弱的XUV輻射歷史相一致，這與X射線和旋轉(zhuǎn)速度測量相匹配?！?br>
每個(gè)面板顯示不同的建模結(jié)果。在每個(gè)面板中，彩色線條代表行星的起始外殼質(zhì)量分?jǐn)?shù)。這兩根柱子模擬了一顆恒星典型的輻射史和它的暗弱史。每一行都模擬了行星的半徑、外殼質(zhì)量分?jǐn)?shù)和質(zhì)量損失率。輻照歷史反映了XMM-Newton的數(shù)據(jù)。頂部兩個(gè)面板底部的灰色虛線代表LTT 9779 b的巖石核心半徑。帶紅線的黑色圓圈代表行星本身，顯然符合微弱的輻射歷史。致謝:uux.cn/費(fèi)爾南德斯等人，2023年
那么在這個(gè)系統(tǒng)中發(fā)生了什么，它的一個(gè)行星在沙漠中幸存了下來？
先前的研究表明，這種不尋常的情況是由于地球后期向內(nèi)遷移，隨后是所謂的羅氏溢出。Roche-lobe溢出通常發(fā)生在雙星系統(tǒng)中，其中一顆恒星無法保持其所有質(zhì)量，多余的物質(zhì)在第二顆恒星周圍形成吸積盤。但是在這種情況下，有一顆恒星從一顆行星吸取物質(zhì)，根據(jù)這項(xiàng)早期研究，這顆行星最初是一顆木星質(zhì)量的行星，它失去了恒星的大部分物質(zhì)，留下了海王星大小的LTT 9779 b。
但是根據(jù)這項(xiàng)研究，這種解釋并不成立。這些研究人員得出了一個(gè)不涉及移民的不同結(jié)論。
“我們得出結(jié)論，LTT 9779最有可能是作為一顆異常緩慢旋轉(zhuǎn)的恒星形成的，由于異常低的X射線輻射，它的海王星大小的行星LTT 9779 b因此能夠在海王星沙漠中存活至今，”他們?cè)诮Y(jié)論中寫道。
更多的支持證據(jù)來自行星的大氣層本身。它具有極高的金屬性，較重的分子比較輕的分子更難剝離。它的反照率也很高，可以反射一些恒星的輻射。這只能幫助LTT 9770 b保留它的大氣層。
這項(xiàng)研究支持光電蒸發(fā)是海王星沙漠背后的想法。如果海王星沙漠中唯一保留其大氣層的行星圍繞著一顆非常緩慢旋轉(zhuǎn)的恒星，并有微弱的排放，而這種微弱的排放與它無關(guān)，這將是一個(gè)令人難以置信的巧合。那會(huì)讓人難以置信。
“最后，我們的結(jié)論是，在海王星沙漠深處唯一已知的具有氣體外殼的行星也不尋常地具有X射線暗星，這有力地支持了海王星沙漠的主要起源是X射線驅(qū)動(dòng)的光蒸發(fā)的說法?！?/div>