
這位藝術(shù)家的印象描繪了系外衛(wèi)星候選人開(kāi)普勒-1625b-i,它正在繞軌道運(yùn)行的為什衛(wèi)星行星和恒星系統(tǒng)中心的恒星。(圖片來(lái)源:uux.cn/美國(guó)國(guó)家航空航天局、氣體杭州濱江區(qū)(全套服務(wù))上門按摩崴信159+8298+6630提供外圍女小姐上門服務(wù)快速安排面到付款歐空局和l .胡斯塔克(STScI))
(神秘的太空地球uux.cn)據(jù)美國(guó)太空網(wǎng)(基思·庫(kù)珀):衛(wèi)星有多種形式。
在我們的為什衛(wèi)星太陽(yáng)系中,我們有巖石衛(wèi)星(如地球的氣體月亮),海洋衛(wèi)星(如木衛(wèi)二和土衛(wèi)二)和冰凍衛(wèi)星(如海衛(wèi)一),太空但沒(méi)有氣體衛(wèi)星。為什衛(wèi)星我們只是氣體運(yùn)氣不好沒(méi)有氣體衛(wèi)星,還是太空有物理上的原因它們不能存在?
其實(shí)還有氣體衛(wèi)星!雖然它們不在我們的為什衛(wèi)星太陽(yáng)系里。盡管迄今為止已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了5500多顆系外行星,氣體但只發(fā)現(xiàn)了兩顆可能的太空系外衛(wèi)星,而且都沒(méi)有得到100%的為什衛(wèi)星確認(rèn)。這兩個(gè)“系外衛(wèi)星”的氣體怪異之處在于它們是氣態(tài)巨行星,圍繞著更大的氣態(tài)巨行星運(yùn)行!然而,正如我們將要看到的,它們是杭州濱江區(qū)(全套服務(wù))上門按摩崴信159+8298+6630提供外圍女小姐上門服務(wù)快速安排面到付款證明這一規(guī)律的例外。
為了理解為什么沒(méi)有氣體衛(wèi)星,至少在我們的太陽(yáng)系中,最好首先理解氣體巨行星是如何形成的。
氣態(tài)巨行星的形成有兩種情況。一種被稱為“自下而上”的形成,另一種是“自上而下”。
自下而上形成氣體世界
自下而上,或“核心吸積”,形成了我們太陽(yáng)系的氣態(tài)巨行星。如果我們能回到45億年前,我們將會(huì)看到年輕的太陽(yáng)被一個(gè)由氣體和塵埃組成的圓盤所包圍。這是所有行星形成的原行星盤。首先,它們以巖石體的形式增生,隨著聚集灰塵、鵝卵石和小行星而增長(zhǎng)。一些只增長(zhǎng)到火星或金星那么大,但另一些繼續(xù)增長(zhǎng),形成質(zhì)量高達(dá)木星10倍的巨大巖石體。
一旦它們變得如此巨大,它們就擁有足夠強(qiáng)大的引力,開(kāi)始從原行星盤中清掃出大片氣體。確切地說(shuō),它們掠奪了多少天然氣,它們?cè)鲩L(zhǎng)了多少,這取決于它們的重力和有多少天然氣可用。
但最終,我們的太陽(yáng)系只剩下四顆氣態(tài)巨行星——木星和土星,以及更冷的“冰巨人”天王星和海王星。美國(guó)國(guó)家航空航天局的朱諾木星任務(wù)通過(guò)檢測(cè)木星中心一個(gè)巨大、多巖石但分散的核心的重力,幫助找到了支持核心吸積模型的證據(jù),該核心的質(zhì)量大約是地球的十倍。

太陽(yáng)系的行星在自下而上的核心吸積過(guò)程中形成于原行星盤中。(圖片鳴謝:uux.cn/美國(guó)國(guó)家航空航天局/福斯/勒奈特·庫(kù)克)
自上而下形成氣體世界
在自上而下的模型中,氣體世界直接由星云中的氣體團(tuán)坍縮而成,就像恒星一樣。然而,這個(gè)過(guò)程能產(chǎn)生的質(zhì)量是最小的。
當(dāng)一大團(tuán)氣體在自身重力的作用下收縮時(shí),它會(huì)變熱,因?yàn)闅怏w被壓縮成越來(lái)越小、密度越來(lái)越大的體積。但是當(dāng)氣體變暖時(shí),它會(huì)膨脹,所以為了保持收縮,氣體團(tuán)必須散發(fā)多余的熱量。因此,我們經(jīng)常看到坍縮的氣體云在熱紅外能量的照射下發(fā)光。
然而,有一個(gè)約束因素叫做“碎片的不透明度限制”。
歐洲航天局(European Space Agency)的薩姆·皮爾森(Sam Pearson)在一次采訪中表示:“輻射出足夠的熱量,使氣體冷卻下來(lái),并仍然坍縮,這取決于塵埃的不透明度、溫度和密度,對(duì)于較小的物體,這一過(guò)程的效率會(huì)變得低得多,以至于在大約3個(gè)木星質(zhì)量的情況下,它無(wú)法輻射出足夠的熱量來(lái)保持坍縮。”
體積越小,塵埃就變得越集中和不透明,輻射重力收縮多余熱量的過(guò)程變得越來(lái)越低效。所以在自上而下的過(guò)程中不可能形成小于3個(gè)木星質(zhì)量的東西。
為什么太陽(yáng)系沒(méi)有氣體衛(wèi)星
像它們的母星一樣,我們太陽(yáng)系的大多數(shù)衛(wèi)星都是通過(guò)環(huán)繞母星的剩余物質(zhì)圓盤中自下而上的核心吸積過(guò)程形成的。因?yàn)樾行且呀?jīng)席卷了大部分可用的物質(zhì),只剩下不足以形成一個(gè)大到足以擁有足夠引力來(lái)容納大量氣體的衛(wèi)星。事實(shí)上,太陽(yáng)系中只有一顆衛(wèi)星有大氣層,那就是土星最大的衛(wèi)星土衛(wèi)六。
同樣,自上而下的過(guò)程不可能發(fā)生,因?yàn)闆](méi)有足夠的剩余氣體,如果發(fā)生了,至少是木星質(zhì)量的3倍,它將是太陽(yáng)系中最大的世界。

土星的衛(wèi)星泰坦,太陽(yáng)系中唯一有大氣層的衛(wèi)星。(圖片來(lái)源:uux.cn/美國(guó)國(guó)家航空航天局大學(xué)/JPL加州理工學(xué)院/亞利桑那大學(xué))
奇怪的月亮
所以,我們不能通過(guò)兩種最傳統(tǒng)的產(chǎn)生氣體世界的過(guò)程來(lái)形成氣體衛(wèi)星。然而,太陽(yáng)系中有幾個(gè)奇怪的東西是以不同的方式形成的。
就地球而言,月球可能是由地球與一顆火星大小的原行星發(fā)生巨大碰撞后爆炸的物質(zhì)形成的。這些碎片形成了一個(gè)環(huán),通過(guò)核心吸積形成了地球的月亮。對(duì)一顆氣態(tài)巨行星的撞擊會(huì)噴射出足夠的氣體形成一顆氣態(tài)衛(wèi)星嗎?
可惜沒(méi)有。“巖石行星可能會(huì)有這樣的影響,但還記得舒梅克-利維9號(hào)彗星(1994年)撞擊木星的時(shí)候嗎?加州理工學(xué)院的杰西·克里斯蒂安森在接受Space.com采訪時(shí)說(shuō)。“氣態(tài)巨行星什么都吃。”
任何與氣體巨星碰撞的東西都只是被氣體巨星包容,成為它的一部分,而不是向太空噴射碎片。
另一個(gè)奇怪的現(xiàn)象是捕獲的衛(wèi)星。例如,火星的兩個(gè)衛(wèi)星火衛(wèi)一和戴莫斯是被捕獲的小行星。土星最外層的衛(wèi)星菲比是捕獲的彗星物體,海王星的衛(wèi)星海衛(wèi)一是捕獲的柯伊伯帶物體。它們不是圍繞一顆行星形成的,而是在太空中自行形成的,后來(lái)游蕩得太近,被一顆行星的引力抓住了。
這就引出了一個(gè)問(wèn)題,一顆較小的氣態(tài)行星會(huì)被一顆較大的氣態(tài)行星捕獲嗎?畢竟,氣體世界的質(zhì)量可以達(dá)到木星的十幾倍,所以原則上它們可以很容易地捕獲一個(gè)氣體世界,比如說(shuō)海王星的質(zhì)量。
氣體系外衛(wèi)星
看來(lái)他們的確可以!“可能在巨大的系外行星周圍有海王星大小的衛(wèi)星,”克里斯蒂安森說(shuō)。
本文開(kāi)頭提到的兩個(gè)候選系外衛(wèi)星——開(kāi)普勒1625b-i和開(kāi)普勒1708 b-I——本身都是氣態(tài)巨行星,但它們似乎是更大氣態(tài)巨行星的衛(wèi)星。
克里斯蒂安森說(shuō):“我要強(qiáng)調(diào)的是,這兩個(gè)人都是候選人。“我們?cè)跀?shù)據(jù)中看到了一些與月球相符的東西,但也有其他東西可以解釋它。”
假設(shè)它是一顆真實(shí)的月球,那么開(kāi)普勒1625b-i的質(zhì)量是地球的19倍(約為木星質(zhì)量的6%),與海王星質(zhì)量相近,并且伴隨著一顆質(zhì)量是地球30倍、直徑是木星一半的氣態(tài)行星。
開(kāi)普勒1708b-i甚至更重,重量約為地球的37倍,圍繞一顆比木星大4.6倍的巨行星運(yùn)行。

藝術(shù)家描繪了一顆圍繞系外行星開(kāi)普勒1708 b運(yùn)行的系外衛(wèi)星
“他們挑戰(zhàn)了很多理論,”克里斯蒂安森說(shuō)。“很難想出它們形成那樣的方式,所以它們一定是被俘虜了。”
原則上,被捕獲的物體會(huì)使它們與我們太陽(yáng)系中被捕獲的衛(wèi)星相似。它們會(huì)像行星一樣從圓盤的核心吸積中形成,然后因?yàn)橄蛩鼈兊暮阈沁w移而被捕獲。
在年輕的行星系統(tǒng)中,遷移似乎是一個(gè)常見(jiàn)的過(guò)程。這就是天文學(xué)家解釋“熱木星”的方式,熱木星是距離恒星非常近的氣態(tài)巨行星,但不可能形成得那么近。在系外衛(wèi)星開(kāi)普勒1625b-i和1708b-i的例子中,當(dāng)它們遷移進(jìn)來(lái)時(shí),被位于它們前面的更大的行星捕獲。
然而,盡管如此,它們很可能不是真正的衛(wèi)星!相反,它們可能都是雙行星而不是系外衛(wèi)星的例子。雙行星是指兩個(gè)世界都圍繞它們之間的一個(gè)共同質(zhì)量中心運(yùn)行,而不是一個(gè)圍繞另一個(gè)運(yùn)行。在我們的太陽(yáng)系中有一顆雙行星,偽裝成冥王星和它最大的同伴卡戎。
所以,在某種程度上,有氣體衛(wèi)星——但是要制造它們,自然必須作弊!


相關(guān)文章




精彩導(dǎo)讀
熱門資訊
關(guān)注我們