開普勒-107系統，遭正面且高速的星際碰撞造成巨大衝擊！

天文學家在一個系外行星系統中發現了行星多樣性的新證據，表明巨大的高速碰撞是行星演化的部分原因。一個由義大利國家天體物理研究所(INAF)領導的國際科學家團隊，包括布里斯托爾大學的物理學家，花了三年時間通過拉帕爾馬的納齊奧內爾伽利略望遠鏡觀測了開普勒-107系外行星系統。他們收集了開普勒-107中所有四顆質量低于海王星行星的100多份光譜測量數據。開普勒-107是以美國國家航空航天局(NASA)開普勒太空望遠鏡(Kepler space telescope)命名。與地球與太陽的關係不同，Kelper-107系統中的行星彼此之間以及主星(相當於我們的太陽)之間的距離要近得多。所有行星的軌道周期都是幾天，而不是幾年。

博科園-科學科普：離主星最近的行星由於加熱和與主星的相互作用而密度最大，這是很常見的，這可能導致大氣損失。然而，據《自然天文學》報道，在開普勒-107的例子中，第二顆行星107c的密度比第一顆行星107b的密度大。如此之大，以至於107c的核心含有至少兩倍於107b的鐵質量分數

這表明在某個時刻，107c與質量相同的原行星發生了正面高速的巨大碰撞，或與質量較低的多顆行星發生了更多碰撞。這些撞擊會撕裂Kepler-107c部分岩石和硅酸鹽地幔，表明它現在比原來密度更大。布里斯托爾大學物理學院的計算天體物理學家Zoe Leinhardt博士是這篇論文的合著者，他解釋說：

模擬碰撞視頻的其中一幀來自於兩倍地球質量行星之間高速正面碰撞的流體動力學模擬。材料的溫度範圍由灰色、橙色、黃色和紅色四種顏色表示，其中灰色是最冷的，紅色是最熱的。這種碰撞會噴射出大量硅酸鹽地幔物質，留下一顆高鐵含量、高密度的殘餘行星，類似於開普勒-107c的觀測特徵。圖片：Zoe Leinhardt和Thomas Denman，布里斯托爾大學

巨大的撞擊被認為在塑造我們現在太陽系中扮演了一個基本的角色。月球很可能是這種撞擊的結果，水星的高密度也可能是，冥王星的大型衛星Charon可能是在一次巨大的撞擊後被捕獲，但直到現在，還沒有發現任何證據表明巨大的撞擊發生在太陽系以外的行星系統中。如果我們的假設是正確的，它將把我們太陽系形成的一般模型與一個與太陽系非常不同的行星系統聯繫起來。INAF研究員、第一作者阿爾多·博諾莫(Aldo Bonomo)表示：有了這一發現，在理解小型系外行星組成的非凡多樣性的起源方面又增加了一項內容。已經有證據表明，強烈的恆星輻射導致了這種多樣性，導致最熱行星的大氣層部分或全部被侵蝕。

然而，原行星之間的隨機碰撞也起到了一定的作用，可能會導致系外行星內部組成的劇烈變化，正如我們認為開普勒-107c的情況一樣。來自哈佛大學地球與行星科學系生命起源計劃和哈佛-史密森天體物理中心的合著者李曾補充說：這是開普勒太空望遠鏡發現並描述眾多有趣系外行星系統之一。這一發現證實了早先的理論工作，即行星之間的巨大碰撞在行星形成過程中發揮了作用。巨大的撞擊被認為發生在我們自己的太陽系。如果災難性的破壞經常發生在行星系統中，那麼天文學家預測，隨著越來越多的系外行星密度的確定，將會發現許多其他的例子，比如開普勒-107。

博科園-科學科普｜研究/來自: 布里斯託大學

參考期刊文獻:《Nature Astronomy》

DOI: 10.1038/s41550-018-0684-9

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