天文學家發現一顆被歸類為「熱海王星」（hot Neptune）的罕見系外行星。它的大小與海王星類似，運行軌道非常接近其母恆星。這是迄今發現的第四顆此類行星，也許能提供這種行星如何形成的線索。

美國太空總署（NASA）指出，國際研究團隊使用該局擁有的太空望遠鏡「凌日系外行星巡天衛星」（Transiting Exoplanet Survey Satellite，TESS）， 發現了這顆被命名為TOI-3261 b 的系外行星，之後使用位於澳洲、智利和南非的地面望遠鏡進一步觀測到它。

這種被歸類為「熱海王星」的系外行星，其大小和成份與海王星近似，但軌道與其母恆星極為接近，周期非常短。比如說，TOI-3261 b 上的「一年」僅有21個小時。

TOI-3261 b是第四顆被發現的超短周期（ultra-short-period）熱海王星。先前發現的三顆都已精確測量過質量。第一顆是在2020年發現的 LTT-9779 b，接著是 TOI-849 b 和TOI-332 b 這兩顆行星。

有何特殊之處

本次發現的TOI-3261 b 是測試新的行星形成電腦模型的理想候選行星。「熱海王星」之所以如此罕見，其部份原因是在如此接近恆星的地方，很難保留厚厚的氣態大氣層。

恆星的質量非常大，因此會對四周的物體施加強大的引力，這會剝奪鄰近行星周圍的氣體層。而恆星也會釋放巨大的能量，把氣體層吹散。

這兩個因素意味著，像TOI- 3261 b 這樣的「熱海王星」，起初形成時可能是更大、類似木星大小的行星，但隨後失去了大部份質量。

研究團隊藉由模擬不同的起始點和發展情況，確定這個恆星和行星系統約有65 億年的歷史，而這顆行星一開始是更大的氣態巨行星（gas giant）。

然而，它可能經由兩種方式失去質量。其一是光致蒸發（photoevaporation），亦即來自恆星的能量致使氣體粒子消散；其二是潮汐剝離（tidal stripping），也就是來自恆星的引力將行星上的氣體層層剝離。

TOI-3261 b 也有可能是在距離恆星較遠的地方形成的，這兩種效應在那裏的強度都會比較弱，使其得以保留大氣層。

下一步研究

這顆行星剩餘的大氣層是其最有趣的特徵之一，可能需要進一步的大氣分析，或許有助於揭開它的形成歷史。

這顆行星的密度約為海王星的兩倍，這表示其大氣層中較輕的成份已隨時間剝離，只剩下較重的成份。這顯示該行星一開始的大氣層包含了各種不同的元素，但在現階段，天文學家很難確定它們到底是甚麼元素。

這個謎團可能可以經由以紅外光觀測這顆行星而解開，也許可以使用NASA 的占士·韋伯太空望遠鏡（James Webb Space Telescope）來辨識大氣層中不同分子的特徵。

這不僅有助於天文學家了解 TOI-3261 b 的過去，也有助於揭示所有炙熱的巨行星背後的物理過程。

上述研究由澳洲南昆士蘭大學（University of Southern Queensland）的天文學家那比（Emma Nabbie）所主導，其研究成果發表在今年八月份的《天文學期刊》（Astronomical Journal）上。◇

 

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