圍繞恒星HR8799的行星系統與太陽系驚人地相似之處,在兩個小行星帶之間有四顆氣體巨星。由RUG和SRON領導的一個研究小組利用這種相似性對系統內小行星、彗星和其他次要天體的物質輸送進行瞭建模。模擬表明,這四顆氣體行星接收由次要天體輸送的物質,就像我們太陽系一樣。

從太陽向外計算,太陽系由四個巖石行星、一個小行星帶、四個氣體巨星和另一個小行星帶組成。內行星富含金屬和矽酸鹽等耐火材料,外行星富含水和甲烷等揮發性物質。在形成過程中,內行星很難收集到揮發性的大氣,因為強烈的太陽風不斷地將氣體吹走。與此同時,來自太陽的熱量蒸發瞭任何冰塊,因此更難保持水分。

在外圍區域,太陽熱量和風較少,因此最終的氣體巨星可以收集水冰,也可以聚集充滿揮發物的大大氣。次要天體,包括小行星、彗星和塵埃,後來通過從內帶輸送耐熱物質,從外帶輸送揮發物和耐熱物質,對這一結果進行瞭微調。由RijksUniversity Groningen和SRON荷蘭空間研究所領導的一個天文學傢團隊想知道,同樣的傳輸系統是否也適用於其他恒星周圍的行星系統。

研究在HR8799左右為該系統創建瞭一個模擬模型。這與我們太陽系相似,太陽系有四個氣態巨星加上一個內帶和外帶,內帶內可能還有巖石行星。因此,該研究小組可以從太陽系中采用一些關於HR8799的未知信息。模擬表明,就像在太陽系中一樣,這四顆氣體行星接收由次要天體輸送的物質。科學傢團隊由Kateryna Frantseva(格羅寧根大學/SRON)、Migo Mueller(NOVA/萊頓大學/SRON)

Petr Pokorn Axi(NASA)、Floris van der Tak(SRON/格羅寧根大學)和Inge Loes ten Kate(烏得勒支大學)組成,預計這兩種物質的“交換”量約為行星質量的50萬倍。未來的觀測,例如美國宇航局(NASA)詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(將於2021年發射),將能夠測量揮發分豐富的氣體巨星中耐熱物質的數量。如果望遠鏡能探測到預測的耐火材料數量,那麼這些探測到的耐熱物質可以用模型中所示從小行星帶傳送來解釋。

如果探測到的耐熱物質比預測的要多,說明這可能傳送過程比想象的要活躍得多,例如因為HR8799比太陽系年輕得多。HR8799恒星系統可能包含類地行星,從小行星帶揮發的傳送可能對這些行星具有天體生物學意義。

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博科園|研究/來自:SRON荷蘭空間研究所

研究發表期刊《天文學與天體物理學》

DOI: 10.1051/0004 -6361/201936783

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