行星能漂浮在水上吗?

由:雅各布·西尔弗曼

虽然一些头条新闻宣称TrES-4可以漂浮在水面上, 这样做会违反几个物理定律。 查看更多 太空探索图片
图片courtesy©摄影师:Mat Monteith |Dreamstime.com

2007年8月初,科学家代表跨大西洋系外行星调查(TrES)宣布发现了宇宙中已知最大的行星。这个行星被称为TrES-4因为它是由三颗行星组成的行星网发现的第四颗行星望远镜在加那利群岛、亚利桑那州和加利福尼亚州开展业务。TrES的科学家最初在2007年春天发现了这颗行星,位于大力神星座,距离地球1435光年地球【来源:BBC新闻].

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TrES-4围绕着一明星名为GSC02620-00648,只需要3.55个地球日就能完成一场革命。这颗行星主要由氢组成,被归类为天然气巨头就像我们太阳系中的木星、土星、海王星和天王星。

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TrES-4之所以令人兴奋,不仅仅是因为它的大小——还因为一些科学家认为,这颗行星如此之大,但又如此之轻,根本不应该存在。TrES-4比太阳系中最大的行星木星大70%,但质量却少25%[来源:国家地理].Georgi Mandushev是宣布这颗行星发现的期刊文章的主要作者,他说“行星的理论模型无法解释这颗行星”[来源:ABC新闻的澳大利亚].它被称为“蓬松行星”的一部分,但还没有发现过如此大而密度又如此低的行星[来源:苏格兰人].

曼杜舍夫告诉《国家地理新闻》,这颗行星的密度为每立方厘米0.2克,与巴尔沙木相似,巴尔沙木因其极其轻而闻名,并被用于模型中飞机【来源:国家地理].TrES-4的低密度让一些人认为它可以漂浮在水面上[来源:《卫报》].(水的密度是1克/立方厘米,而木星的密度是1.33克/立方厘米。)

但是行星漂浮在水面上的概念只是理论上的。事实上,要让整个星球真正漂浮在水面上是不可能的。首先,TrES-4是一颗气态行星;一位研究人员说,它的表面可能没有任何固体区域[来源:苏格兰人].如果TrES-4以某种方式与一颗质量较小的行星相遇,TrES-4可能会吞噬这颗较小的行星,而一颗较大的行星由于其更大的引力,可能会撕裂TrES-4。尽管如此,这颗漂浮在水面上的行星的概念凸显了TrES-4是多么的不寻常。

来自跨大西洋系外行星调查的科学家们推测,TrES-4的体积相对于它的质量来说如此之大,是因为它的高温——大约2300华氏度。对这颗行星的进一步研究将集中在它如何能在近距离围绕其母恒星运行的情况下,同时变得如此大而如此轻。

在下一页,我们将看看科学家如何发现像TrES-4这样的行星,并了解像TrES-4这样令人困惑的行星。

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行星狩猎

以这幅艺术家的作品为指南,你可以看到为什么一些科学家仍在争论如何区分一颗小褐矮星和一颗大行星。从左到右,这张照片描绘了我们的太阳、一颗非常冷的恒星、一颗温暖的褐矮星、一颗较冷的褐矮星和木星。"width=
以这幅艺术家的作品为指南,你可以看到为什么一些科学家仍在争论如何区分一颗小褐矮星和一颗大行星。从左到右,这张照片描绘了我们的太阳、一颗非常冷的恒星、一颗温暖的褐矮星、一颗较冷的褐矮星和木星。
图片由Robert Hurt提供美国国家航空航天局

超过220系外行星——太阳系外的行星——是在TrES-4发布前后被发现的。科学家团队,通常被称为行星猎人们,使用网络望远镜在世界各地寻找未被发现的天体

行星猎人使用两种技术。大多数系外行星是通过摆动的方法.天文学家使用摆动法寻找星星“由于绕轨道运行的行星的引力而产生的‘抖动’。这项技术还能让科学家推算出行星的质量。

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第二种技术被称为运输方法.就像一颗行星经过地球以及从它的母星,光的可见性被部分干扰。科学家们注意到这些干扰,并利用它们来确定行星的位置。凌日法可以让科学家比抖动法了解更多的信息。除了发现行星的质量,科学家还可以了解行星的大小、化学成分和轨道。TrES的科学家们利用凌日法找到了TrES-4。(有关行星搜寻的更多信息,请看行星搜寻是如何工作的.)

虽然TrES-4是迄今为止发现的最大的行星,但它并不是最大的。这个荣誉属于XO-3b,它的质量是木星的13倍。和TrES-4一样,XO-3b也让科学家们感到困惑。它有一个非常短的椭圆形轨道——而不是预期的圆形轨道——并在不到四天的时间内完成公转,这意味着它非常接近它的母恒星。事实上,还没有发现过其他这么大的行星在如此接近恒星的轨道上运行。

一些科学家质疑XO-3b是否是一颗行星。它可能是a棕矮星.这个问题是有争议的,因为褐矮星的分类是一个有争议的问题,至少在如何区分一个非常大的行星和一个小的褐矮星方面是有争议的。恒星通常被认为是任何质量超过木星80倍的物体,或者任何能够进行氢聚变的物体。科学家通常将褐矮星定义为质量比恒星小但质量比行星大的物体——至少是木星质量的13倍。但有人说,质量并不是决定褐矮星的最重要的特征[来源:Space.com].褐矮星的发展方式——作为行星群的一部分或独立存在——可能是最重要的因素。

如果XO-3B确实是一颗褐矮星,那么最大质量行星的头衔很可能会传给另一颗位于大力神星座的行星。通过凌日法发现的HAT-P-2相当于8颗木星的重量。

关于系外行星、行星搜寻和其他相关主题的更多信息,请查看下一页的链接。

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来源

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  • “木星”。世界图书百科全书。美国国家航空航天局。http://www.nasa.gov/worldbook/jupiter_worldbook.html
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  • “团队发现了迄今为止最大的系外行星。”BBC新闻。2007年8月7日。http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/6934603.stm
  • 杏仁,B.J.“XO-3b:超大行星还是‘褐矮星’沙漠中的绿洲?”莱斯大学。EurekAlert !。2007年5月30日。http://www.eurekalert.org/pub_releases/2007-05/ru-xsp052507.php
  • 布瑞恩,Jeanna。《奇怪的行星困扰着天文学家》SPACE.com。2007年5月30日。http://www.space.com/scienceastronomy/070530_odd_planet.html
  • 爱德华,里安农。“科学家发现了宇宙中最大的行星。”Scotsman.com。2007年8月9日。http://news.scotsman.com/scitech.cfm?id=1245302007
  • 海菲尔德,罗杰。“外星星球”可以漂浮在水面上。”《每日电讯报》。2007年8月7日。http://www.telegraph.co.uk/earth/main.jhtml?xml=/earth/2007/08/07/eaplanet107.xml
  • 约翰逊,博比。“比木星大,密度比水小。”《卫报》。2007年8月9日。http://blogs.guardian.co.uk/technology/archives/2007/08/09/bigger_than_jupiter_less_dense_than_water.html
  • 米勒,芭芭拉。“新怪兽星球”可以漂浮在水面上。’”澳大利亚ABC新闻。2007年8月8日。http://abc.net.au/news/stories/2007/08/08/1999558.htm?section=justin
  • Minard,安妮。“已知最大的行星,有软木密度。”国家地理新闻。2007年8月8日。http://news.nationalgeographic.com/news/2007/08/070808-largest-planet.html

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