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證據表明行星和恒星之間存在成分上聯系 但比預期更加復雜
發布時間：2025-12-07 16:57:41 來源：桑間濮上網 作者：休閑
證據表明行星和恒星之間存在成分上聯系 但比預期更加復雜
（神秘的證據雜地球uux.cn報道）據cnBeta：天文學界的一個共識是，行星和它們各自的表明比預主星之間存在著成分上的聯系。 不過，行星星之系科學家首次提供了支持這一假設的和恒經驗性證據，但部分證據也與該共識存在矛盾。間存加復恒星和行星是成分由相同的宇宙氣體和塵埃形成的。在形成過程中，上聯一些物質凝結并形成巖質行星，期更其余的證據雜要么被恒星積累，要么成為氣態行星的表明比預一部分。
因此，行星星之系假設恒星和其行星組成之間存在聯系是和恒合理的，并且已經得到了證實，間存加復例如在太陽系中的成分大多數巖質行星（水星是個例外）。不過這個假設在天體物理學中，上聯無法完整證明是正確的。2021 年 10 月 15 日發表在《Science》雜志上的論文中，由葡萄牙天體物理學和西班牙科學研究所（IA）帶領，伯爾尼大學 NCCR PlanetS 和蘇黎世大學的研究人員參與的國際團隊，為這一假設提供了首個經驗性證據，但也在某個部分推翻了這一假設。
為了確定恒星及其行星的成分是否相關，研究小組比較了兩者的非常精確的測量結果。對于恒星，團隊測量了它們的發射光，也就是帶有其成分的特征光譜指紋。巖質行星的組成是間接確定的。它們的密度和成分是由它們測量的質量和半徑得出的。直到最近，才有足夠多的行星被精確地測量出來，從而有可能進行這類有意義的調查。
該研究的共同作者、伯爾尼大學天體物理學講師和 NCCR PlanetS 成員 Christoph Mordasini 解釋道：“但是，由于恒星和巖質行星在本質上是完全不同的，所以無法直接比較它們的組成。因此我們將這些行星的組成與它們的恒星的理論上的冷卻版本進行比較。雖然恒星的大部分物質--主要是氫和氦--在冷卻時仍然是氣體，但有一小部分會凝結，由鐵和硅酸鹽等巖石形成的物質組成”。
伯爾尼行星形成和演變模型（Bern Model of Planet Formation and Evolution）自 2003 年以來不斷發展。Christoph Mordasini 表示：“對涉及行星形成和演變的多種過程的洞察力被整合到模型中。利用這個 Bern 模型，研究人員能夠計算出冷卻下來的恒星的這種巖石形成材料的成分。然后我們將其和巖質行星進行比較”。
該研究的主要作者、國際原子能機構的研究員瓦爾丹·阿迪貝基揚（Vardan Adibekyan）表示：“我們的結果表明，我們關于恒星和行星組成的假設并沒有根本性的錯誤：巖質行星的組成確實與它們的主星的組成密切相關。然而，這種關系并不像我們預期的那樣簡單”。
該研究的共同作者、NCCR PlanetS 成員、蘇黎世大學的 Ambizione 研究員 Caroline Dorn 表示：“然而，對于一些行星來說，行星中的鐵豐度甚至高于恒星中的鐵豐度。這可能是由于對這些行星的巨大撞擊，打破了一些外部的、較輕的材料，而密集的鐵核心仍然存在。因此，該結果可以為科學家提供有關這些行星歷史的線索”。
Christoph Mordasini 解釋說：“這項研究的結果對于約束根據質量和半徑測量得出的計算密度而假定的行星組成也非常有用。由于不止一種成分可以適合某種密度，我們的研究結果告訴我們，我們可以根據宿主星的成分縮小潛在的成分。而且，由于行星的確切成分會影響，例如，它含有多少放射性物質或它的磁場有多強，它可以決定這個行星是否對生命友好”。
相關報道：新研究為巖質行星與其宿主恒星之間的成分聯系提供經驗性證據
（神秘的地球uux.cn報道）據cnBeta：長期以來，天文學界一直認為行星和它們各自的主星之間存在著成分上的聯系。現在，一個由伯爾尼大學和蘇黎世大學的國家研究中心（NCCR）PlanetS的研究人員參加的科學家團隊首次提供了支持這一假設的經驗性證據--同時也與之部分矛盾。
恒星和行星是由相同的宇宙氣體和塵埃形成的。在形成過程中，一些物質凝結并形成巖質行星，其余的要么被恒星積累，要么成為氣態行星的一部分。因此，關于恒星和其行星組成之間的聯系的假設是合理的，并且得到了證實，例如在太陽系中，大多數巖質行星。然而，假設，特別是在天體物理學中，并不總是被證明是真實的。10月15日發表在《科學》雜志上的一項由葡萄牙天體物理學和西班牙科學研究所（IA）領導的研究，也有來自伯爾尼大學NCCR PlanetS和蘇黎世大學的研究人員參與，為這一假設提供了第一個經驗證據--同時也部分推翻了這一假設。
為了確定恒星及其行星的成分是否相關，研究小組比較了兩者的非常精確的測量結果。對于恒星，他們的發射光被測量，這帶有其成分的特征光譜“指紋”。巖質行星的組成是間接確定的。它們的密度和成分是由它們測量的質量和半徑得出的。直到最近，才有足夠多的行星被精確地測量出來，從而有可能進行這類有意義的調查。
“但是，由于恒星和巖質行星在本質上是完全不同的，所以比較它們的組成并不直接，”正如該研究的共同作者、伯爾尼大學天體物理學講師和NCCR PlanetS成員Christoph Mordasini開始解釋的那樣。“相反，我們將這些行星的組成與它們的恒星的理論上的冷卻版本進行比較。雖然恒星的大部分物質--主要是氫和氦--在冷卻時仍然是氣體，但有一小部分會凝結，由鐵和硅酸鹽等巖石形成的物質組成。”
在伯爾尼大學，"伯爾尼行星形成和演變模型"自2003年以來一直在不斷發展。Christoph Mordasini說：“對參與行星形成和演化的多種過程的洞察力被整合到了這個模型中”。利用這個模型，研究人員能夠計算出冷卻下來的恒星的這種巖石形成材料的成分。 Mordasini說：“然后我們將其與巖質行星進行比較。”
行星宜居性的跡象
“我們的結果表明，我們關于恒星和行星組成的假設并沒有根本性的錯誤：巖質行星的組成確實與它們的主星的組成密切相關。然而，這種關系并不像我們預期的那樣簡單，”該研究的主要作者 Vardan Adibekyan說。科學家們所預期的是，恒星的這些元素的豐度設定了可能的上限。"然而，對于一些行星來說，行星中的鐵豐度甚至高于恒星中的鐵豐度，"Caroline Dorn解釋說，她是這項研究的共同作者，是NCCR PlanetS的成員，也是蘇黎世大學的Ambizione研究員。研究人員說：“這可能是由于對這些行星的巨大撞擊，打破了一些外部的、較輕的材料，而密集的鐵核心仍然存在。因此，該結果可以為科學家提供有關這些行星歷史的線索。”
“這項研究的結果對于約束根據質量和半徑測量得出的計算密度而假設的行星成分也非常有用，”Christoph Mordasini解釋說。Mordasini說：“由于不止一種成分可以適合某種密度，我們的研究結果告訴我們，我們可以根據主星的成分縮小潛在的成分。而且，由于行星的確切成分會影響，例如，它含有多少放射性物質或它的磁場有多強，它可以決定這個行星是否對生命友好。”
使用"行星形成和演化的伯爾尼模型"可以對一個行星是如何形成和如何演化作出說明。伯爾尼模型自2003年以來在伯爾尼大學不斷發展。對涉及行星形成和演化的多種過程的洞察力被整合到該模型中。例如，這些是吸積（行星核心的增長）或行星如何在引力上相互作用和相互影響的子模型，以及形成行星的原行星盤中的過程。該模型還被用來創建所謂的種群綜合，它顯示了在原行星盤的特定條件下，哪些行星的發展頻率如何。
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