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天文在线|一颗奇怪的行星被发现，它比海王星小，但质量比海王星大50％

宇航员已经在太阳系中发现了另一个奇怪的外星球 。 这个外星球十分古怪 ， 因为它的大小介于地球和海王星之间 ， 然而它的密度却比海王星大50%以上 。
宇航员之前已经在其他太阳系发现了“膨胀行星” 。 “膨胀行星”的密度是地球密度的几倍 ， 但是它的半径却比海王星的半径还要大 。 但是这次发现的行星和“膨胀行星”刚好相反 。 它的密度超过了海王星 ， 但是他也有更小的半径 。 超级密度 ， 而不是超级膨胀 。
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这颗奇怪的行星的发现正质疑着以往人们对行星形成的理解 。 天文学家和美国国家基金会NOIRLab研究了这颗行星并将结果发表在题名：“TheHabitable-zonePlanetFinderRevealsAHighMassandaLowObliquityfortheYoungNeptuneK2-25b.”（宜居带行星探测器发现一颗高质量、低倾角海王星状行星K2-25b）的论文上 。 该文的第一作者是GudmundurStefansson ， 是普林斯顿大学的一名博士后研究员 。
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这篇论文将发表在TheAstronomicalJournal杂志 ， 并可通过arxiv.org获取 。 开普勒计划于2016年发现了这颗行星 ， 它正围绕着Hyades星团中的一颗M矮星运行 ， 围绕周期是3.5天 。 根据这篇研究 ， K2-25b的质量是地球的24.5倍 ， 半径却只是地球的3.4倍 。 在研究介绍部分 ， 作者写道：“这些特性就犹如一个岩石的内核被一层薄薄的氢-氦包裹（质量比5%）”
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K2-25b在Hyades星团中围绕其主星运行 。 图片来源：NOIRLab/NSF/AURA/DigitizedSkySurvey2
这颗行星引起天文学家的兴趣的原因部分是K2-25b是一颗次海王星 。 次海王星比海王星有更大的质量和更小的半径 ， 就如K2-25b；或者有相对较小的质量和较大的半径 。 无论是哪一种 ， 次海王星的存在违背了当前关于行星形成的理论 。 目前在系外行星研究前沿 ， 理解这类行星的形成依然是一个难题 。 “K2-25b不寻常！”研究领队-普林斯顿博士后研究员GudmundurStefansson在新闻稿中说 ， “与其他距离主星很近的年轻次海王星相比 ， 它比相近大小、年龄的行星都密集” 。 “通常这些行星密度较低—一些甚至有膨胀的气体层 。 而现有的观测数据看来 ， K2-25b似乎有着一个密实的岩石核心或者富水核 ， 以及一层薄薄的气体层 。 ”
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天文学模型表明大行星首先形成岩石核心 ， 最初的核心质量是适中的 ， 可能只是地球的5到10倍 。 之后气体聚集在核心周围 ， 形成一个气体包裹层 ， 其质量为地球的数百倍 。 气态巨行星木星就是以类似的方式形成的 。
但是K2-25b行星的出现却表明我们的理解还是不足的 。 K2-25b有一个巨大的大质量岩石核心 ， 且仅有微小的气体层 。 这个非同寻常的特性引出了几个问题：他如何形成一个巨大的岩核？既然有如此高质量的核心 ， 为什么却没有形成大量的气体层？
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图为一个原行星盘 ， 行星从新生恒星周围的剩余物质中聚集形成 ， 一个岩心首先形成然后吸引气体形成气体包裹层；K2-25b却有所不同 ， 它有一个大质量的岩心和较小的气体层 。 图片来源于：NASA/JPL-Caltech/T.Pyle(SSC) 。 但是我们却不完全理解K2-25b以及类似的行星是如何形成的 ， K2-25b是研究这类行星的天然对象 。 “鉴于已知其年龄和明确的轨道参数” ， 论文作者说 ， “K2-25b是研究M矮行星形成和后续动力学的标准体系 ， 使我们对其他系外类海王星的产生和迁移有进一步的了解”
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考虑到它的大核心 ， 它应该形成一个巨大的气体包裹层 。 然而事实并非如此 ， 原因有几种可能 。 作者认为一种可能是岩心是通过合并形成 ， “如何解释它的大质量这一点 ， 我们推测K2-25b可能是许多小行星内核合并的产物 ， 从而形成了一个大质量行星 。 ”
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文章中的这幅图描绘了K2-25b、其他系外行星以及太阳系行星的质量半径平面图 。 红色曲线是根据已知行星形成模型中岩核和氢氦气体层数据绘制 ， 详细内容请参见研究 。 图来源于：Stefanssonetal,2020.这种解释也有助于解释行星轨道偏心率的形成 ， 作者写道：“如此的动态环境会使K2-25b轨道更倾向于偏心轨道 ， K2-25b也可能正通过与恒星的潮汐作用迁移到更短的周期轨道上 。 ”
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像这样的发现常常是科技进步的结果 ， 在欧洲南方天文台超大型望远镜像SPHERE（球体）这样的仪器 ， 为最近的许多发现负责 。 但在这种情况下 ， 是值五百美元可现货供应的传播器使得这项科技成为可能 。 首席研究者GudmundurStefansson在他的博士论文中运用了一种方式 ， 即使用工程化的传播器 。


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