與太陽系不同,TRAPPIST-1 系統 7 顆行星密度驚人相似

作者 | 發布日期 2021 年 01 月 29 日 18:42 | 分類 天文 , 自然科學 Telegram share ! follow us in feedly


在當今宇宙中,TRAPPIST-1 是極少數已知和太陽系一樣的多行星系統,不過最近天文學家發現,TRAPPIST-1 實際上還是不能與太陽系類比,因為該系統攜帶的 7 顆行星全驚人相似,不像太陽系行星有大有小、組成也不盡相同。

TRAPPIST-1(2MASS J23062928-0502285)是 1 顆表面溫度極低的超冷紅矮星,於 2016 年首度被發現,距離地球約 39.13 光年,隔年,天文學家進一步在這顆恆星周圍發現 7 顆行星,迅速加入多行星系統行列成為天文學家研究愛好對象,行星數僅次於太陽系和克卜勒 90 系統。

然而美國華盛頓大學天文學家 Eric Agol 團隊在分析史匹哲太空望遠鏡(Spitzer)的數據時,卻發現這 7 顆系外行星密度都非常低(比地球低約 8%),可以說是在與太陽系截然不同的環境下形成。

我們知道太陽系有 4 顆岩石行星(水星、金星、地球、火星)和 4 顆巨行星(木星、土星、天王星、海王星),後者雖然體積比前者大非常多,但密度卻比前者還要低;兩者組成成分也不同,岩石行星主要成分為矽酸鹽,巨行星則為氫、氦和不同物理狀態的水。

但 TRAPPIST-1 系統的 7 顆行星密度全相當,代表它們應該包含差不多比例的岩石行星材料如:鐵、氧、鎂、矽。要如何解釋這些行星的低密度?

研究團隊提出第一種可能性:與地球相比,則這 7 顆行星的鐵含量可能略少(約 21%,地球鐵的百分比則為 32%),畢竟地球大部分鐵都在地核,既然 TRAPPIST-1 行星密度較低,代表它們的地核也可能較小;第二種可能性為 TRAPPIST-1 行星中的鐵可能與氧氣結合形成氧化鐵(鐵鏽),故行星密度降低。

此外,團隊還探討了這幾顆系外行星如果存在液態水的可能性。基本上最靠近母恆星的 3 顆行星不可能存在水,但如果像金星那樣具有濃厚大氣層,則水可藉蒸氣形式存於行星上;較外面的幾顆行星落在可能存在地表液態水的「適居帶」,如果它們有液態水,則水應該佔行星總質量達 5% 左右。

但整體而言,要這 7 顆行星都擁有水以達到相似密度實在太過巧合。

不然這些行星由什麼物質構成,作為擁有大量類地行星的系統之一,可以確定 TRAPPIST-1 將繼續吸引更多天文學家投入觀察。這篇新論文將發表在《Planetary Science》期刊,論文預印本可先上《arXiv》網站查閱。

(首圖來源:NASA