桑間濮上網“外海王星”系外行星LTT 9779 b打破常規，保持了它的大氣層
圍繞其主星運行的系外行星LTT9779b的藝術家印象。鳴謝:uux.cn/里卡多·拉米雷斯·雷耶斯(智利大學)
（神秘的打破地球uux.cn）據今日宇宙（埃文·高夫）：隨著行星搜尋科學家發現越來越多的行星，他們遇到了一些難題。常規其中一個問題是保持缺少海王星大小的行星圍繞它們的恒星運行。天文學家認為，氣層這些行星的外海王星質量不足以在其恒星的強大輻射面前保留其大氣層，這種輻射會將其剝離。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？常規
天文學家給這種恒星附近缺乏海王星大小的行星起了個名字。他們稱之為海王星沙漠，保持或者有時是氣層“蒸發沙漠”
這個術語只有一個寬泛的定義，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域。它還被定義為缺乏海王星大小的系外行星行星，其質量約為木星的打破十分之一。通常情況下，當行星遷移到如此靠近恒星的位置時，它們就會失去大氣層，只剩下巖石核心，僅僅是它們曾經膨脹的殘余。
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光年遠的G型恒星運行。它有29個地球質量，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該已經清除了行星的大氣層。為什么沒有？
新的研究開始回答這個問題。它的標題是“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l表在皇家天文學會的每月通知上，并且目前已經發布到arXiv預印本服務器上。主要作者是華威大學天文學和天體物理學組的博士生豪爾赫·費爾南德斯·費爾南德斯。
光蒸發是一個眾所周知的現象，它與恒星自轉有關。所有的恒星都在旋轉，當它們快速旋轉時，會產生強大的磁場，進而以X射線和紫外線輻射的形式驅動強大的電磁能量。當這些高能光子撞擊行星大氣層中的分子時，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。每個藍灰色的點是美國宇航局系外行星檔案中的一顆系外行星，綠色的點是超短周期海王星。致謝:uux.cn/費爾南德斯等人，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，一定發生了一些不尋常的事情。“如果海王星沙漠是X射線/EUV驅動的光蒸發的結果，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烈轟擊下幸存了下來，”作者寫道。
答案一定在恒星本身，因為這么大的行星無法保護自己。它直接位于其恒星強大輸出的路徑上，沒有任何東西可以保護它。為了更仔細地檢查這顆恒星，這項研究背后的研究人員使用了歐空局1999年發射的X射線天文臺XMM-Newton。
該航天器也被稱為高通量X射線光譜學任務X射線多鏡任務。它的任務是調查星際X射線源，盡管它的發射計劃是10年的任務，但在近24年后它仍在繼續。XMM-Newton數據是這項研究的核心。
恒星的X射線輻射因其自轉而增強。高速旋轉會產生更強的磁場，這意味著更強的X射線發射，而較慢的旋轉意味著更弱的發射。LT 9779的旋轉速度約為1.06公里/秒，完成一次公轉需要約45天，盡管支持這一點的數據有點弱。相比之下，太陽的旋轉速度更快，為1.997公里/秒。這幾乎是兩倍，與大多數恒星相比，太陽的速度較慢。熱恒星的旋轉速度往往可以超過100公里/秒。從這個角度來看，LT 9779的旋轉速度非常緩慢。
年齡是恒星X射線輻射的另一個因素，研究人員將其輻射與其年齡進行了比較?！拔覀冇肵MM-Newton觀測了LTT 9779，并測量了它的X射線光度上限，比它的年齡預期低15倍，”論文陳述道。
研究人員還模擬了行星的內部結構，以及這如何影響它的質量損失歷史。他們在兩種不同的XUV歷史下模擬了行星的半徑、包絡質量分數和質量損失率。一個有預期的恒星放射歷史，一個有微弱的恒星放射歷史。
他們發現“…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射線和旋轉速度測量相匹配?！?br>
每個面板顯示不同的建模結果。在每個面板中，彩色線條代表行星的起始外殼質量分數。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、外殼質量分數和質量損失率。輻照歷史反映了XMM-Newton的數據。頂部兩個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/費爾南德斯等人，2023年
那么在這個系統中發生了什么，它的一個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遷移，隨后是所謂的羅氏溢出。Roche-lobe溢出通常發生在雙星系統中，其中一顆恒星無法保持其所有質量，多余的物質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，根據這項早期研究，這顆行星最初是一顆木星質量的行星，它失去了恒星的大部分物質，留下了海王星大小的LTT 9779 b。
但是根據這項研究，這種解釋并不成立。這些研究人員得出了一個不涉及移民的不同結論。
“我們得出結論，LTT 9779最有可能是作為一顆異常緩慢旋轉的恒星形成的，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，”他們在結論中寫道。
更多的支持證據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。
這項研究支持光電蒸發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的恒星，并有微弱的排放，而這種微弱的排放與它無關，這將是一個令人難以置信的巧合。那會讓人難以置信。
“最后，我們的結論是，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射線驅動的光蒸發的說法?！?
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