在太阳系,地球是密度最大的行星,达到了5515.85 kg/m³,是当之无愧的太阳系小霸王。但是在宇宙中,形形色色的行星无奇不有。最近,天文学家发现了一颗诡异的行星,其密度竟然达到了地球的2倍。
这颗行星名为TOI-1853b,发现于2019年,距离地球大约538光年(约165秒差距)。它围绕着一颗质量约为太阳80%的橙矮星公转,周期仅有1.24个地球日。这样靠近宿主恒星的系外行星并不罕见,但它的特殊之处在于,其体型和海王星类似。
迄今为止,天文学家一共发现了超过5500颗系外行星,但同时符合这两项的却很少。天文学家推测,或许是这里太靠近恒星,行星的引力不够的话,无法束缚自己的大气层。正因如此,天文学家将满足这个条件的系外行星称为“海王星沙漠”,形容其数量之罕见。
它最特殊的地方,就在于密度。观测结果表明,TOI-1853b的半径是地球的3.46倍,略小于海王星(地球的3.88倍)。然而它的质量相当惊人,达到了地球的73.2倍,相比之下,海王星的质量仅有地球的17.15倍,不足它的1/4!这么算下来,它的密度就是每立方厘米97克,不仅远大于海王星和地球,甚至比铁的密度也高了不少。
这么大的密度,还会给天文学家带来新的疑问,那就是它的形成及演化历程。Dou介绍,天文学家普遍认为,像这样巨大的行星,通常会凭借巨大的引力吸引更多物质(主要是气体),从而演化成木星这样的气体巨星。这种行星尽管内部密度极大,但在浓厚大气层“拖后腿”的情况下,密度通常会降到和水差不多的数值,在太阳系,木星和土星的密度就是这样的。
研究人员认为,TOI-1853b的密度如此反常,或许是因为在形成的过程中,曾经遭遇了剧烈的行星碰撞,以至于大量的气体和水在撞击中流失,残留下了密度极高的内核。
行星的核心之所以高,就在于外部的质量全都在引力的作用下叠加在核心之上。地球也不例外,根据目前的研究,地球核心处的密度达到了每立方厘米13克。对于更大质量的天体来说,引力更强,核心的密度也更大。因此,研究人员认为这颗行星是某个行星前身残留下的核心,也是有道理的。
在太阳系中,也有一些天体看起来像是行星残留下来的核心。比如水星,在太阳系行星中密度仅次于地球,并且行星核占行星整体的比例远高于其他行星。天文学家推测,它或许就曾经遭遇大量的撞击,以至于外部密度较小的部分被大量剥离。还有一颗名为灵神星的小行星,所含金属的比例极高,也被认为是一个行星核。
在提出猜想之余,研究人员还进行了计算机模拟。结果表明,这颗行星的前身很可能更加巨大,并且富含水资源。在一次速度达到每秒75公里的剧烈撞击中,这颗行星的大气被剥离,外核就这样裸露了出来。
接下来,研究人员还会对这里进行更多观测,寻找周围可能残留的大气层痕迹,或许这就是证明那次史前剧烈撞击的关键。