銀河系中哪種行星最常見？

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原作：Mark Thompson

翻譯：李思綺

美編：趙書晨

后臺：李子琦

原文鏈接：https://www.universetoday.com/articles/what-is-the-most-common-type-of-planet-in-the-galaxy

組裝完成的凌日系外行星巡天衛(wèi)星（TESS）。這顆衛(wèi)星于2018年升空，旨在搜尋新的系外行

圖源：NASA

過去十年來，天文學(xué)家們原以為對這個問題有了合理的解釋。在類似太陽的恒星周圍，最常見的行星種類是亞海王星（一種類似縮小版的海王星的星球，外表裹著厚厚的一層氣體）和超級地球（質(zhì)量最高可達地球十倍的巖石行星）。各種巡天觀測都發(fā)現(xiàn)他們無處不在，于是人們慢慢默認(rèn)它們在廣大銀河系里必然一樣普遍。

麥克馬斯特大學(xué)（McMaster University）的一項最新研究卻粉碎了這一假設(shè)。此前的理論的問題在于巡天觀測的恒星和行星并不能代表銀河系中所有的類別。比如說，雖然我們很了解類似太陽的恒星，但它們其實在銀河系里是一個少數(shù)群體。最常見的恒星反而是又小又暗溫度又低的中晚型M矮星（即紅矮星），大小也只有太陽的8%到40%。多年來，它們因為過于昏暗無法被仔細研究，也就因此在我們知識版圖中留下了一個巨大的空洞。

恒星 SO25300.5+165258（一顆距離太陽約7.8光年的M 型恒星，即紅矮星）的藝術(shù)想象圖。

圖源：NASA

NASA的凌日系外行星巡天衛(wèi)星（TESS）改變了這一局面。TESS每28天掃描一片新的天區(qū)，經(jīng)過26個月就能完成一次全天巡天，給天文學(xué)家們提供了前所未有的觀測這些難以捉摸的恒星系統(tǒng)的機會。博士生Erik Gillis和他的導(dǎo)師加拿大系外行星天文學(xué)研究主席Ryan Cloutier用這些新數(shù)據(jù)研究了環(huán)繞它們的行星到底有著何等面目。

他們發(fā)現(xiàn)，中晚型M矮星周圍的亞海王星基本上完全消失了，毫無蹤跡，而它們在類太陽恒星周圍比比皆是。這些恒星反倒是“量產(chǎn)”超級地球，但那些在類太陽恒星周圍常見的亞海王星幾乎完全缺席。

目前主流的關(guān)于為什么超級地球和亞海王星是兩個完全不同的群體的解釋是光致蒸發(fā)（photoevaporation）：年輕的恒星發(fā)出的強烈輻射會剝離行星的大氣層，把一個亞海王星剝開，只剩一個巖石的內(nèi)核。M矮星在能量上尤為狂暴，特別是在其青年時期，所以理論上來說它們確實有能力去除一顆行星的大氣層。但是，亞海王星幾乎徹底的消失遠超光致蒸發(fā)這一個理論的解釋范圍。麥克馬斯特大學(xué)的團隊認(rèn)為，更有可能的解釋是這些恒星周圍的環(huán)境從一開始就更適合形成含水的行星，而非氣態(tài)行星。

亞海王星系外行星 TOI-421 b 與 GJ 1214 b 和地球、海王星的大小對比圖。無論是半徑、質(zhì)量還是密度，TOI-421 b 與 GJ 1214 b 都介于地球和海王星之間。它們極低的密度表明它們一定有著厚實的大氣層。

圖源：NASA, ESA, CSA, Dani Player (STScI)

這些研究結(jié)果已被發(fā)表于《天文學(xué)雜志》（The Astronomical Journal），而且恰逢系外行星領(lǐng)域歷史上一個非凡的時刻。三十年前，人們才剛剛確定第一顆系外行星的存在，而如今，在宇宙的時間尺度上一眨眼的功夫，基礎(chǔ)性的重大發(fā)現(xiàn)便已接連涌現(xiàn)。像TESS這樣的項目讓研究人員可以一次性比較上千個行星系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)此前無人預(yù)料到的規(guī)律。正如Gillis所說，如果我們想了解行星乃至生命的起源，我們需要一幅關(guān)于行星的構(gòu)成以及形成機制的完整圖景，而銀河系中最普遍存在的恒星才剛剛被納入這個版圖之中。

『天文濕刻』 牧夫出品

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彗星 PanSTARRS R3 與獵戶座星云的相合

圖源：NASA

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