氦包裹的行星可能在银河系中的其他恒星周围很常见

这位画家的概念描绘了一个拟议的名为GJ 436b的氦气行星，该行星被Spitzer发现缺少甲烷，这是关于它缺乏氢的第一个线索。

天文学家利用来自NASA的Spitzer太空望远镜的数据，提出在我们银河系中成千上万个海王星和次海王星大小的系外行星上可能会发现氦气。

它们不会像气球一样漂浮，也不会让您有机会以高声嘶哑的声音说话，但是在我们的银河系中，带有氦气天空的行星可能构成了一个奇特的行星类。研究人员利用美国宇航局（NASA）Spitzer太空望远镜的数据提出，可能有成千上万的星云散布在星云大小的海王星暖行星上。

该机构位于加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室的美国宇航局哈勃研究员，同时也是一项关于这项发现的新研究的主要作者胡仁宇说：“我们自己的太阳系中没有像这样的行星。”天体物理学杂志。“但我们认为，具有氦气气氛的行星可能在其他恒星周围很常见。”

在研究之前，天文学家一直在研究银河系中数量惊人的所谓的暖海王星。美国国家航空航天局（NASA）的开普勒（Kepler）太空望远镜发现了数百个属于此类的候选行星。它们的大小是海王星或更小，与我们自己炽热的水星离我们的太阳相比，近轨道更紧密，离恒星更近。这些行星的温度超过华氏1340度（1000开尔文），并在短短的一两天内绕其恒星运行。

在这项新研究中，胡和他的团队证明了某些温暖的海王星和比海王星小的亚海王星可能会充满氦气。他们说，这些行星与灼热的恒星非常接近，会导致其大气中的氢沸腾。

胡说：“氢的重量比氦轻四倍，因此它会逐渐从行星大气中消失，从而使它们随着时间的推移而变得更加富集氦气。”“该过程将是渐进的，最多需要100亿年才能完成。”作为参考，我们的地球大约有45亿年的历史。

该图说明了如何形成假设的氦气。它们将位于海王星质量或更小的行星上，这些行星紧紧围绕着它们的恒星运转，在短短几天内就发生了旋转。人们认为它们的核心是水或岩石，周围是厚厚的气体。他们附近恒星的辐射会蒸发掉氢和氦，但是由于氢更轻，所以更多的氢会逸出。诸如小行星之类的行星体也有可能撞击地球，从而将氢释放到太空中。随着时间的流逝，大气中将富集氦气。随着行星大气中氢气的减少，甲烷和水的浓度会下降。水和甲烷均由氢组成。最终，数十亿年后（“吉尔”等于十亿年），水和甲烷的丰度将大大降低。由于氢不会丰富，因此碳将被迫与氧配对，形成一氧化碳。

暖海王星被认为具有岩石或液体核心，并被气体包围。如果氦确实是大气中的主要成分，那么行星将显示为白色或灰色。相比之下，我们自身太阳系的海王星是明亮的天蓝色。大气中的甲烷吸收红色，使海王星呈蓝色。

实际上，一个特殊的温暖海王星（称为GJ 436b）中缺乏甲烷，实际上是导致胡及其团队发展其氦行星理论的原因。Spitzer以前曾观察过33光年远的GJ 436b，发现有碳但没有甲烷的证据。这让科学家感到困惑，因为甲烷分子是由一个碳和四个氢原子组成的，并且这样的行星有望拥有大量的氢。氢为什么不与碳连接产生甲烷？

根据新的研究，氢可能是由于宿主恒星的辐射而缓慢地从行星中蒸煮而来的。周围氢气较少时，碳将与氧气配对生成一氧化碳。实际上，斯皮策发现了在GJ 436b大气中一氧化碳占主导地位的证据。

检验该理论的下一步是查看其他温暖的海王星是否存在一氧化碳和二氧化碳的迹象，这是氦气的指示器。研究小组表示，借助美国宇航局的哈勃太空望远镜，这可能成为可能，而美国宇航局即将推出的詹姆斯·韦伯太空望远镜可能有一天直接检测到氦气。

同时，系外行星的古怪世界继续让天文学家感到惊讶。

“只要符合物理和化学定律，任何人都可以想象存在于某个地方，只要它符合物理和化学定律，”剑桥大学麻省理工学院和JPL的合著者Sara Seager说。“行星的质量，大小和轨道是如此令人难以置信，我们希望这会扩展到系外行星大气层。”

该论文的第三位作者是帕萨迪纳市加州理工学院的Juk Yung和JPL。

JPL为美国国家航空航天局（NASA）华盛顿科学任务局管理Spitzer太空望远镜任务。科学操作是在帕萨迪纳加州理工学院的Spitzer科学中心进行的。航天器的运营总部位于科罗拉多州利特尔顿的洛克希德·马丁航天系统公司。数据存储在位于加州理工学院红外处理与分析中心的红外科学档案中。加州理工学院为NASA管理JPL。

出版物：接受发表在《天体物理学》杂志上

研究报告的PDF副本：海王星和亚海王星大小的系外行星上的氦气氛及其在GJ 436 b上的应用

图片：NASA / JPL-加州理工学院