有些行星系统的形成并不需要重元素

2018-11-01 22:10:06  Yale University

有些行星系统的形成并不需要重元素

2018-11-01 22:10:06
来源:Yale University
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  根据美国耶鲁大学(Yale University)等机构的天文学家John Michael Brewer等人观测了约700颗恒星以及其周围的行星后得出的最新成果指出:有些密集而小型的多行星系统(multiple-planet systems)和太阳系不一样,其形成过程中对重元素(heavy metal)的「需求」并不高,换言之,它们可以在金属丰度(metallicity)比我们太阳低很多的恒星周围形成,可是这个结论却与现行已臻成熟的行星形成理论相悖,但也提供了进一步了解这类行星系统的重要线索。相关论文发表在天文物里期刊通信(Astrophysical Journal Letters)中。

  所谓的重元素,又称金属元素,但不是专指铁、镁等金属类的元素,而是泛指比氢(原子序1)与氦(原子序2)还要重的所有元素,所以非金属类的碳、硅等也均在此列。一般小型的岩质行星主要组成成分就是重元素。

  紧密的多行星系统在银河系中是最普遍的行星系统类型,而从这类行星系统可在低金属丰度恒星周围形成的这个现象来看,可以呈现几件事实。首先,是这类系统的数量远比之前假设的还多很多。直到近期的研究仪器精确度都不足以检测小型行星,只能专注在较大的行星上。但是利用透过耶鲁大学Debra Fischer发展的极精确光谱仪(Extreme Precision Spectrometer,EXPRES)就能改善观测精确程度,侦测到小型行星。

  其次,低金属丰度恒星本身就是比较古老的恒星,所以小型行星系统可能是行星系统中最早形成的,这让这些系外行星有足够的时间能演化出生命来—如果有生命的话。所以,这类紧密的小型多行星系统是天文生物学家们搜寻系外生命的理想目标。

  Fischer曾在2005年发表论文指出:金属丰度愈高的恒星,能形成类似木星的大型行星的可能性愈高。这成为支持气体巨行星形成的核聚集理模型core-accretion model)的有力证据,并由此成为形成行星的主导机制。但是,这个结论不见得也能应用在小型行星上。

  第三个这项研究可呈现的事实就是:行星诞生时的铁与硅之间的关连性,在低金属丰度恒星周围诞生的行星,拥有比较高的硅铁比(silicon-to-iron ratio)。Fischer表示:硅是「秘密配方」,硅铁比在行星形成过程中作用类似恒温器,当硅铁比增加时,形成小型岩质行星的机会也会随之增加,非常有趣。

责任编辑:微科普

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