木星是一顆氣態(tài)巨行星，其質(zhì)量約為地球的318倍，體積更是高達(dá)地球的1300多倍，在太陽系之中，木星可謂是“行星之王”，不過根據(jù)天文學(xué)家的觀測，在浩瀚的宇宙中，其實還存在著不少比木星更大的氣態(tài)巨行星，它們也被稱為“超級木星”。
“HD-114082b”就是這樣一顆行星，在2022年初，天文學(xué)家就通過“視向速度法”發(fā)現(xiàn)了這顆311光年外的超級木星。
所謂“視向速度法”，是指一顆行星在圍繞其主恒星公轉(zhuǎn)的過程中，會對主恒星產(chǎn)生一定的引力拖拽效應(yīng)，在地球上的我們就會看到，它的主恒星有時候會朝向我們運動，有時候背離我們運動，其發(fā)出的光線也會出現(xiàn)相應(yīng)的多普勒效應(yīng)，通過對這種現(xiàn)象的觀測，天文學(xué)家就可以確定這顆行星的存在，并且還可以計算出它的質(zhì)量以及公轉(zhuǎn)周期。
利用這種方法，天文學(xué)家測量出“HD-114082b”的質(zhì)量大約是木星的8倍，公轉(zhuǎn)周期為109.8地球日，簡單計算一下可知，它的質(zhì)量超過地球2500倍，但天文學(xué)家并不滿足于此，他們還需要進一步確定這顆行星的體積。
如果一顆行星穿越其主恒星與觀測者之間的區(qū)域時，觀測者就會發(fā)現(xiàn)，目標(biāo)恒星的光度會因為行星的遮擋而出現(xiàn)細(xì)微的變化，據(jù)此就可以確定這顆行星的存在，這種方法也被稱為“凌日法”，通過這種方法，天文學(xué)家就可以計算出目標(biāo)行星的體積。
要使用“凌日法”，需要觀測者的視線大致平行于目標(biāo)行星的公轉(zhuǎn)軌道所在的平面，盡管“HD-114082b”正好滿足這一條件，但天文學(xué)家還是需要等待它穿越其主恒星與地球之間的時機，因此在經(jīng)過幾個月的觀測之后，這顆行星的體積才得以確定。
測量結(jié)果表明，“HD-114082b”的體積與木星相當(dāng)，正是這個測量結(jié)果，突破了天文學(xué)家的認(rèn)知，我們來看看這具體是怎么回事。
根據(jù)已知的宇宙規(guī)律，假如一顆行星的半徑大于地球的3倍，或者質(zhì)量大于地球的25倍，那么這顆行星就必定是一顆氣態(tài)行星，為什么呢？
這是因為在可觀測宇宙中，氫元素和氦元素占據(jù)了大約97.9%的質(zhì)量，這就意味著，當(dāng)一顆行星足夠大的時候，構(gòu)成它的物質(zhì)就必定是以氫和氦為主的，而我們都知道，這兩種元素在宇宙空間中基本上都是以氣態(tài)的形式存在。
也就是說，無論是從質(zhì)量還是從體積來講，“HD-114082b”都應(yīng)該是一顆氣態(tài)巨行星，考慮到它的質(zhì)量超過了地球2500倍，比木星大得多，因此它應(yīng)該歸類為超級木星。
通常來講，氣態(tài)巨行星的密度都要比巖石行星低很多，比如說木星的平均密度大約為1.33克/立方厘米，而地球的平均密度則大約為5.51克/立方厘米，然而簡單計算可知，“HD-114082b”的平均密度相當(dāng)高，差不多是地球密度的兩倍。
一顆氣態(tài)巨行星為什么會具備如此高的密度呢？或許我們可以將其簡單地解釋為，“HD-114082b”的質(zhì)量很大，其自身的重力當(dāng)然也很強，在重力的“壓縮”下，它能達(dá)到這種密度也不是不可能。
但問題在于，氣態(tài)巨行星是有一個形成過程的，剛開始的時候，它們的體積會相對較大，在接下來的演化過程中，雖然它們的體積確實會因為自身重力的“壓縮”而出現(xiàn)收縮，但它們體積的收縮會導(dǎo)致其內(nèi)部的溫度不斷提升。
當(dāng)溫度上升到一定程度時，如果其內(nèi)部的熱量沒有散發(fā)出去，那么它們的體積就不會進一步縮小，而在宇宙空間中，熱量本來就不容易流失，更重要的是，氣態(tài)巨行星的外層物質(zhì)會起到很好的隔熱作用，這有效地阻止了其內(nèi)部熱量向宇宙空間散發(fā)。
從理論上來講，一顆像“HD-114082b”這種質(zhì)量的氣態(tài)巨行星想要收縮到如此高的密度，需要數(shù)億年甚至更長的時間來“冷卻”，然而觀測數(shù)據(jù)卻表明，“HD-114082b”非?！澳贻p”，其年齡只有大約1500萬年，這明顯與理論不符。
總而言之，“HD-114082b”可以說是突破了天文學(xué)家的認(rèn)知，關(guān)于這顆超級木星的形成方式，天文學(xué)家暫時還無法給出合理的解釋。對此，參與此項研究的天體物理學(xué)家奧爾加·扎霍扎伊（Olga Zakhozhay，來自馬克斯·普朗克天文研究所）表示：“我們只能說，我們?nèi)匀徊惶私鈿鈶B(tài)巨行星的形成過程?！?/p>
好了，今天我們就先講到這里，歡迎大家關(guān)注我們，我們下次再見。
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