親子觀星會

两种不同的亚海王星种群  https://scitechdaily.com/cosmic-mystery-solved-scientists-uncover-two-distinct-sub-neptune-populations/


https://www.cnbeta.com.tw/articles/science/1445482.htm

根据测量质量的方法，亚海王星有两个不同的群体--密度大的和密度小的，其差异不是由于偏差，而是实际的物理差异。

这项研究提出，密度的这些变化可能与行星是否处于共振系统中有关，密度较低的行星通常由于过去的灾难性事件（如碰撞）而被发现处于这种配置中。

银河系中的大多数恒星都孕育着行星，其中海王星以下的行星--大小介于地球和海王星之间的行星最为常见。然而，计算它们的密度给科学家们带来了挑战。根据测量它们质量的方法，会出现两类不同的行星：一类是密度较大的行星，另一类是密度较小的行星。

这是观测偏差造成的，还是存在两个不同的亚海王星群体？天文学家最近的工作证明了后者的存在。更

系外行星在我们的银河系中比比皆是。最常见的是那些介于地球半径（约6400千米）和海王星半径（约25000千米）之间的行星，被称为"亚海王星"。据估计，30%到50%的类太阳恒星至少含有一颗这样的行星。

计算这些行星的密度是一项科学挑战。要估算它们的密度，我们必须首先测量它们的质量和半径。问题：用TTV（凌日-时间变化）法测量质量的行星，其密度要小于用径向速度法（另一种可能的测量方法）测量质量的行星。

"TTV方法涉及测量凌日时间的变化。同一星系中行星之间的引力相互作用会稍微改变行星从恒星前方经过的时刻，"该研究的合著者、UNIGE 理学院天文学系的科学合作者 Jean-Baptiste Delisle 解释说。"另一方面，径向速度法涉及测量恒星的速度因其周围存在行星而产生的变化。"

由来自 NCCR PlanetS、UNIGE 和 UNIBE 的科学家领导的一个国际小组发表了一项研究，解释了这一现象。这不是由于选择或观测偏差，而是由于物理原因。"用TTV方法测量到的大多数系统都处于共振状态，"该研究的主要作者、法国工程师学院理学院天文学系助理教授Adrien Leleu解释说。

当两颗行星的轨道周期之比为一个有理数时，它们就处于共振状态。例如，当一颗行星围绕恒星运行两个轨道时，另一颗行星正好运行一个轨道。如果几颗行星处于共振状态，就会形成拉普拉斯共振链。"因此，我们想知道密度与行星系统的共振轨道配置之间是否存在内在联系。"

为了建立密度与共振之间的联系，天文学家首先必须严格挑选行星系统进行统计分析，以排除数据中的任何偏差。例如，在凌日中探测到一颗大而低质量的行星需要更多的时间才能从径向速度中探测到。这就增加了在该行星在径向速度数据中显现出来之前，也就是在估算出其质量之前中断观测的风险。

"这种选择过程会导致文献中出现偏差，即用径向速度法描述的行星的质量和密度会偏高。"Adrien Leleu 解释说："由于我们无法测量它们的质量，密度较低的行星将被排除在我们的分析之外。"

数据清理工作完成后，天文学家通过统计检验确定，无论采用何种方法确定海王星的质量，共振系统中的亚海王星密度都低于非共振系统中的亚海王星密度。

科学家们对这种联系提出了几种可能的解释，包括行星系统的形成过程。研究的主要假设是，所有行星系统在其存在的最初时刻都会向共振链状态靠拢，但只有 5%保持稳定。其他 95% 则变得不稳定。然后，共振链断裂，产生一系列"灾难"，如行星之间的碰撞，行星融合在一起，增加了密度，然后稳定在非共振轨道上。

"这一过程产生了两种截然不同的亚海王星群：密度大的和密度小的。过去二十年来，我们在伯尔尼建立的行星系统形成和演化的数字模型正是再现了这一趋势：处于共振状态的行星密度较低。此外，这项研究还证实，大多数行星系统都曾发生过巨型碰撞，其剧烈程度与产生月球的碰撞类似，甚至有过之而无不及，"伯尔尼国际脑科学研究所空间研究与行星科学部（WP）教授、空间与宜居性中心联合主任兼该研究报告的共同作者扬-阿利伯特（Yann Alibert）总结道。