质量超过地球2500倍,311光年外的超级木星,突破天文学家的认知
木星是一颗气态巨行星 , 其质量约为地球的318倍 , 体积更是高达地球的1300多倍 , 在太阳系之中 , 木星可谓是“行星之王” , 不过根据天文学家的观测 , 在浩瀚的宇宙中 , 其实还存在着不少比木星更大的气态巨行星 , 它们也被称为“超级木星” 。
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“HD-114082b”就是这样一颗行星 , 在2022年初 , 天文学家就通过“视向速度法”发现了这颗311光年外的超级木星 。
所谓“视向速度法” , 是指一颗行星在围绕其主恒星公转的过程中 , 会对主恒星产生一定的引力拖拽效应 , 在地球上的我们就会看到 , 它的主恒星有时候会朝向我们运动 , 有时候背离我们运动 , 其发出的光线也会出现相应的多普勒效应 , 通过对这种现象的观测 , 天文学家就可以确定这颗行星的存在 , 并且还可以计算出它的质量以及公转周期 。
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利用这种方法 , 天文学家测量出“HD-114082b”的质量大约是木星的8倍 , 公转周期为109.8地球日 , 简单计算一下可知 , 它的质量超过地球2500倍 , 但天文学家并不满足于此 , 他们还需要进一步确定这颗行星的体积 。
如果一颗行星穿越其主恒星与观测者之间的区域时 , 观测者就会发现 , 目标恒星的光度会因为行星的遮挡而出现细微的变化 , 据此就可以确定这颗行星的存在 , 这种方法也被称为“凌日法” , 通过这种方法 , 天文学家就可以计算出目标行星的体积 。
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要使用“凌日法” , 需要观测者的视线大致平行于目标行星的公转轨道所在的平面 , 尽管“HD-114082b”正好满足这一条件 , 但天文学家还是需要等待它穿越其主恒星与地球之间的时机 , 因此在经过几个月的观测之后 , 这颗行星的体积才得以确定 。
测量结果表明 , “HD-114082b”的体积与木星相当 , 正是这个测量结果 , 突破了天文学家的认知 , 我们来看看这具体是怎么回事 。
根据已知的宇宙规律 , 假如一颗行星的半径大于地球的3倍 , 或者质量大于地球的25倍 , 那么这颗行星就必定是一颗气态行星 , 为什么呢?
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这是因为在可观测宇宙中 , 氢元素和氦元素占据了大约97.9%的质量 , 这就意味着 , 当一颗行星足够大的时候 , 构成它的物质就必定是以氢和氦为主的 , 而我们都知道 , 这两种元素在宇宙空间中基本上都是以气态的形式存在 。
也就是说 , 无论是从质量还是从体积来讲 , “HD-114082b”都应该是一颗气态巨行星 , 考虑到它的质量超过了地球2500倍 , 比木星大得多 , 因此它应该归类为超级木星 。
通常来讲 , 气态巨行星的密度都要比岩石行星低很多 , 比如说木星的平均密度大约为1.33克/立方厘米 , 而地球的平均密度则大约为5.51克/立方厘米 , 然而简单计算可知 , “HD-114082b”的平均密度相当高 , 差不多是地球密度的两倍 。
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一颗气态巨行星为什么会具备如此高的密度呢?或许我们可以将其简单地解释为 , “HD-114082b”的质量很大 , 其自身的重力当然也很强 , 在重力的“压缩”下 , 它能达到这种密度也不是不可能 。
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