小型、涼爽、含硫的系外行星可能有助于編寫行星形成的配方 _系外行星

在氣態(tài)系外行星GJ 3470 b上發(fā)現(xiàn)的硫化大氣層，如圖所示，圍繞其位于癌癥座的恒星運(yùn)行，可以幫助研究人員了解它（和類似的行星）是如何形成的。來源：威斯康星大學(xué)麥迪遜分校
據(jù)威斯康星大學(xué)麥迪遜分校（Chris Barncard）：一顆距離我們太陽系約96光年的氣體“矮”系外行星的大氣層中出現(xiàn)了令人驚訝的黃色二氧化硫煙霧，這使該行星成為科學(xué)家試圖了解世界是如何形成的主要目標(biāo) 。
天文學(xué)家在2012年發(fā)現(xiàn)了這顆行星GJ 3470 b，當(dāng)時(shí)這顆行星的陰影穿過了它所環(huán)繞的恒星。GJ 3470 b位于癌癥，大約是海王星的一半大小，質(zhì)量是地球的10倍。在其間的幾年里，研究人員使用哈勃和斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡匯編了關(guān)于這顆行星的數(shù)據(jù) ，最終使用詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行了兩次最近的觀測(cè) 。
太陽系外的行星，如GJ 3470 b，是研究行星如何形成的研究人員感興趣的課題。理想情況下，天文學(xué)家捕捉到來自恒星的光線，這些光線穿過行星大氣層的邊緣。這使他們能夠收集成分光或其光譜的測(cè)量值，這是一個(gè)由大氣中發(fā)現(xiàn)的有趣分子的尖峰和凹陷特征標(biāo)記的讀數(shù) 。
威斯康星大學(xué)麥迪遜分校天文學(xué)教授Thomas Beatty說：“問題是，每個(gè)人都在觀察這些行星，通常每個(gè)人都會(huì)看到平面線。” 。“但當(dāng)我們觀察這個(gè)星球時(shí)，我們真的沒有得到一條平坦的線。”
他們看到了水、二氧化碳、甲烷和二氧化硫的證據(jù)，Beatty今天在麥迪遜舉行的美國天文學(xué)會(huì)第244次會(huì)議上發(fā)表了這一發(fā)現(xiàn)，他很快將與亞利桑那州立大學(xué)、亞利桑那大學(xué)、美國航空航天局艾姆斯研究中心和其他組織的合著者一起發(fā)表在《天體物理雜志快報(bào)》上。該論文可在arXiv預(yù)印本服務(wù)器上獲得。
GJ 3470 b是最輕、最冷（平均只有325攝氏度，或超過600華氏度）的含有二氧化硫的系外行星。這種化合物很可能是該行星大氣中活躍化學(xué)反應(yīng)的一個(gè)跡象，這些化學(xué)反應(yīng)是由附近恒星的輻射將硫化氫的成分炸開后產(chǎn)生的，然后硫化氫開始尋找新的分子伴侶。
Beatty說：“我們沒想到會(huì)在這么小的行星上看到二氧化硫，在一個(gè)我們沒想到的地方看到這種新分子是令人興奮的，因?yàn)樗鼮槲覀兲峁┝艘环N新的方法來了解這些行星是如何形成的。”Beatty在加入華盛頓大學(xué)麥迪遜分校之前曾在詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡擔(dān)任儀器科學(xué)家。“小行星尤其有趣，因?yàn)樗鼈兊某煞謱?shí)際上取決于行星形成過程的發(fā)生方式。”
探究這一過程是Beatty研究的重點(diǎn)之一。這有點(diǎn)像只在面包師剛開始工作時(shí)監(jiān)視他們，然后在快到吃甜點(diǎn)的時(shí)候監(jiān)視他們。
他說：“擺在我們的桌子上，我們有了蛋糕的所有原料，我們就有了一個(gè)成品蛋糕。” 。“現(xiàn)在，我們可以通過測(cè)量蛋糕中的成分來找出配方嗎？將原材料轉(zhuǎn)化為最終產(chǎn)品的步驟。”
像Beatty這樣的天文學(xué)家希望他們能夠做到這一點(diǎn)：通過觀察系外行星中的物質(zhì)來找出行星形成的配方。
Beatty說：“在GJ 3470 b這樣小的行星中發(fā)現(xiàn)二氧化硫，為我們提供了行星形成成分表上更重要的一項(xiàng) 。” 。
在GJ 3470 b的例子中，還有其他有趣的功能可能有助于填寫該配方。這顆行星圍繞恒星的軌道幾乎越過了恒星的兩極，也就是說，它與系統(tǒng)中行星的預(yù)期路徑成90度角。它離恒星的距離也驚人地近，足夠近，以至于來自恒星的光將大量GJ 3470 b的大氣層吹向太空。這顆行星自形成以來可能已經(jīng)失去了大約40%的質(zhì)量。
這顆近距離、偏離軌道的行星表明GJ 3470 b曾經(jīng)在其系統(tǒng)的其他地方，在某個(gè)時(shí)刻，這顆行星與另一顆行星的引力糾纏在一起，并被拉入一條新的路徑，最終將其安置在另一個(gè)鄰居。
Beatty說：“導(dǎo)致這種極地軌道和所有質(zhì)量損失的遷移歷史——這些都是我們通常不知道的關(guān)于我們正在觀察的其他系外行星目標(biāo)的事情。” 。“這些都是創(chuàng)造這顆特殊行星的配方中的重要步驟，可以幫助我們了解像它這樣的行星是如何形成的。”
通過對(duì)行星大氣層中殘留成分的進(jìn)一步分析，以及華盛頓大學(xué)麥迪遜分校威斯康星起源研究中心專門研究原行星盤和遷移動(dòng)力學(xué)的同事的幫助，GJ 3470 b可能有助于Beatty和其他人了解像它這樣的行星是如何如此誘人的——至少從天文學(xué)家的角度來看是這樣。