宇宙時空 可熔化钢铁的太阳系外怪星

可熔化钢铁的太阳系外怪星

分享
资料图: 哈勃太空望远镜拍摄到的太空

  

2007-10-25-Science-2
超级恒星系统(上)和太阳系(下)比较 (來源:NASA/JPL)

--“我们的预测真是太缺乏想象力了,大自然永远比科学家更富有想象力”

 

太阳系外,有这样一些“怪星”

 当天文学家在上世纪九十年代开始寻找太阳系外的行星时,他们都认为自己已经完全了解了行星的概念,认为围绕外星球恒星运转的行星都像是太阳系行星的“克隆兄弟”,它们或者像地球一样环境宜人,或者像海王星一样是个冰冷的世界,或者像水星一样是由炽热的岩石组成。至今为止,科学家已经找到了250颗太阳系外行星,但令科学家们意想不到的是,很多天外行星都挑战他们的常规想象和对行星的理解,瑞士日内瓦天文台天文学家斯蒂芬尼·乌德里说:“对太阳系的研究已经是过时的科学,我们以为自己理解了每样东西,可现在我们才发现,在宇宙中任何事情都有可能发生。”天文学家们不久前在希腊桑托里尼岛举行了一场会议,对他们眼中最怪异的天外行星进行了分类。

炽热行星刮着8倍音速的狂风

 今年5月,天文学家们对一个 “外星世界”的气候发布了第一份天气预报,尽管这份天气预报仍然相当粗糙,但它仍然指出,在一颗木星一样庞大的太阳系外行星HD189733b上,有着科学家见过的最怪异的气候。HD189733b是在2005年被科学家首次发现的,它位于距地球63光年的狐狸座星群,质量是木星的1.15倍,它围绕自己的恒星运转一周,需要2.2个地球日,而它的恒星质量则相当于0.82个太阳。像许多非常靠近恒星的行星一样,HD189733b的一面永远朝着恒星的方向,所以它一面是“永久的白昼”,而另一面却是“永恒的暗夜”。

 为了探测这颗行星的温度,哈佛大学天文学家海瑟·纳特森和她的科研小组通过斯皮策天文望远镜对它进行了连续33小时的观测。根据观测到的红外线亮度的变化,科学家发现,这是一颗刮着超出想象的猛烈狂风的炽热星球。因为它朝着恒星的一面温度高达940摄氏度,而它永远黑暗的一面温度竟也高达700摄氏度,“黑夜”一面竟也拥有这样高的温度,科学家认为惟一的解释就是,这颗行星上刮着猛烈的狂风,从而可以迅速将“白昼”一面的热量扩散到“黑夜”一面上。

 计算机模型显示,这颗行星的风速至少高达每小时1万公里,大约是地球海平面处音速的8倍。纳特森说:“它上面狂风的速度比一架喷气式飞机的速度还要快很多。”

 患“肥胖症”的行星如同充气球

 许多太阳系外行星都患有一种神秘的“小病”——肥胖症或浮肿病。今年初,天文学家们发现了外星观测史上“最肥胖”的行星,这颗名叫TrES-4的行星位于武仙座,距地球约有1400光年。尽管它的质量只有0.84个木星大,但它的体积却是木星的5倍!它的平均密度还不如一只酒瓶软木塞,如果能够将这颗行星放到水面上,那么它就像是一个漂浮着的硕大充气球。

 这颗行星是被美国亚利桑那州罗尼尔天文台科学家乔吉·曼都谢夫为首的天文小组发现的,它围绕恒星运转一周时间是3.5个地球日。当天文学家发现它的质量还不如木星大、但体积却是木星的5倍后,全都被惊呆了,他们无法相信宇宙中竟然还有这样的“肥胖症”行星。天文学家估算,这颗行星的平均密度只有每立方厘米0.2克,相当于一种轻木的密度。曼都谢夫说:“它的密度比水还要低,由于这颗行星对上部大气层的引力非常弱,所以它的大气可能会向外逃逸,从而形成一条彗星状尾巴。”
 

TrES-4是科学家发现的密度最小的行星,但科学家同样还发现了另外几颗患有相似“浮肿病”的行星。科学家不清楚这些行星为何会这样轻,一种解释是,它们距恒星太近,因为高热而膨胀。TrES -4距自己的恒星距离只有720万公里,它的表面温度高达1300摄氏度。可即使将热量影响计算在内,TrES-4的“浮肿”尺寸仍然超出了理论的推算。曼都谢夫说:“我们无法解释它为何会这样蓬松。”据曼都谢夫称,TrES-4的“末日”已经可以倒计时,因为它所围绕着的恒星已经快烧光了氢燃料,即将变成一颗红巨星。在10亿年之内,膨胀的恒星将会吞没这颗患有“浮肿病”的行星,将它烧成灰烬。

 眼中的“太阳”突然大了900倍

 对于那些喜欢寻求刺激、爱坐过山车的情侣们来说,行星HD80606b也许是个完美的旅游目的地。HD80606b位于大熊座,距地球有190光年,它的质量是木星的3.9倍,需要4个月才能环绕它的太阳运行一圈。然而,HD80606b围绕它的“太阳系”运行的轨道非常奇特,让它看起来就好像是一颗疯狂和失控的彗星。

 HD80606b的轨道简直就像哈雷彗星那么椭圆扁长,而它距恒星的最近距离只有最远距离的3%,使它和恒星异常地接近。HD80606b是一颗巨大的气体行星,所以上面没有任何可以容人立足的地方。不过如果你能在它的大气层中漂浮,跟随它绕着恒星运转,那么你就能看到它的恒星尺寸会在几天时间之内,从太阳般大小逐渐变成900倍太阳那么大。

 在2001年发现这颗行星的瑞士日内瓦天文台天文学家斯蒂芬尼·乌德里说:“这真是太令人恐惧了,因为当它冲向自己的恒星的时候,它的温度也会从100摄氏度猛升到1700摄氏度,它也许还会拖出一条彗星状的尾巴。”

 HD80606b拥有所有已知行星中最长的轨道,主要原因是因为它受到了一颗遥远伴星的重力影响,但天文学家却困惑地发现,在太阳系外的恒星系统中,许多行星的轨道都比我们太阳系的行星轨道偏长,以前科学家总是以为,大多数行星的轨道都像地球一样接近于圆形。乌德里说:“由于行星是由尘环组成的,所以我们认为它们的轨道应该是圆的,但自然界总是让我们感到惊奇。”

 宇宙中“最热行星”可熔化钢铁

 在2005年发现的行星HD149026b堪称是众太阳系外行星中的“辣妹”,因为这颗气体行星的大气层温度是所有行星中最高的——它朝向恒星一面的温是高达2000摄氏度,甚至比一些恒星的表面温度还要热。

 HD149026b位于武仙座,距地球256光年,它环绕自己恒星运行一周的时间是2.88个地球日。HD149026b比土星更小,但密度却更大。美国亚利桑那州罗尼尔天文台的科学家通过斯皮策天文望远镜观测发现,它永远朝着恒星一面的温度高达2000摄氏度,从而使它成了科学家目前已知的“最热行星”。美国马里兰州格林贝特市NASA戈达德太空飞行中心科学家德拉克·迪明说:“这颗行星的温度已经超出了我们对行星的预期温度表。”

 HD149026b为什么会这么热?一个主要原因是它距自己的恒星太近,并且行星表面的颜色太灰暗,容易吸收大量光热。此外如果它的大气中飘满了黑暗的灰尘,也容易阻止散热。此外没有风将它的热量从“永远的白昼”一面分散向“永远的夜晚”一面也是一个因素。但天文学家至今仍不清楚,为什么一些行星可以产生强风散热,而另一些行星却永远冷热分明,朝着太阳的一面热得可以熔化钢铁,而另一面却相对要寒冷许多。

 围绕直径15公里的“恒星”运转

 在众多太阳系外行星中,最让科学家们惊讶的是一些围绕脉冲星运转的行星,脉冲星是恒星先爆炸成超新星后,又转变成了一颗高密度的坍塌核心——中子星后形成的。当中子星以每6毫秒一次的速度旋转时,会向宇宙中发出强大的无线电波,天文学家能在地球上截听到这种电波。这些成了脉冲星的恒星“遗体”仍然拥有自己的行星,尽管这些脉冲星的直径也许只剩下了15公里,但它们的行星仍然忠诚地围绕它们旋转,从这些行星上看去,脉冲星就像是天空中的一个散发出微光的黯淡圆点。

 美国宾夕法尼亚州立大学天文学家亚历克斯·沃尔斯赞早在1990年就发现了一颗名叫PSRB1257+12的脉冲星,但他很快就发现,这颗位于室女座、距地球980光年的脉冲星的“脉冲”会定时发生改变,在经过艰苦的测算和分析后,沃尔斯赞计算出共有3颗行星正在以一种怪异的轨道绕着这颗脉冲星运转,从而轻微地打扰了它的脉冲节奏。沃尔斯赞说:“一开始,人们不相信我所说的一切,他们都认为第一颗发现的天外行星,应该是一颗围绕太阳状恒星运转的木星状行星。”

 但沃尔斯赞4年后就找到了让其他科学家信服的证据,并且还测算出这3颗行星的质量分别是地球质量的 0.02倍、4.3倍和3.9倍,它们环绕脉冲星运转的轨道周期分别是25天、66天和98天,它们的运行轨道和太阳系的水星、金星与地球相似。3.9倍地球质量的行星可能是由铁组成的,它的密度大约是地球的两倍,表面重力可能是地球的3倍,沃尔斯赞说:“如果你站在这样一颗行星上,你会发现站立也是一种异常艰难的事情。”

 尽管脉冲星无法再提供太多的日光,但沃尔斯赞称,这些行星仍然会拥有缤纷的色彩。因为脉冲星会以接近光速的速度散发出大量充满能量的粒子,所以行星上空的天空中会出现美丽的极光。沃尔斯赞说:“这些光是这样地明亮,你甚至能够依靠它们来看书。”

 寻找可能环绕“黑洞”运转的行星

 那么,科学家将来还会在宇宙中发现什么样的怪异行星呢?目前科学家已经有了一些线索,在距地球1.52亿光年的巨爵座星群中,一颗行星也许正栖息在一个 “四恒星”的怪异星系中。这个恒星系统由两对恒星组成,每一对恒星都被同中心的尘环围绕着。科学家相信,在这个古怪的恒星系统中多半栖居着一颗行星,如果这颗行星上生活着外星人,那么它们在白天就能够看到两颗“太阳”冉冉升起,而到晚上,另外两颗轨道相对遥远的恒星则会一道明亮地划过夜空。

 美国加利福尼亚州莫菲特·菲尔德市NASA艾米斯研究中心科学家杰克·利索尔想知道的是,在宇宙中是否有纯粹以铅组成的超密度行星存在,而与其相反的是,宇宙中也可能存在着一种纯粹以氢组成的行星,它们也许已经不像行星,而更像是一团云状物体,和自己的恒星隔着遥远的距离。科学家甚至还怀疑,宇宙中可能还存在着一些围绕黑洞运行的行星。

 不管如何,科学家都相信,宇宙中一定拥有许多没有任何人可以想象的怪异世界。杰克·利索尔说:“我们的预测真是太缺乏想象力了,大自然永远比科学家更富有想象力。”

来源: 深圳特区报

留下一个答复

Please enter your comment!
Please enter your name here