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和铁，最多只构成它们质量的四分之一。但新行星似乎拥有二分之一到三分之二的重元素。“即使在迄今发现的怪异行星动物园中，这个天体也是古怪的，”艾伦·波士（Alan Boss，华盛顿卡内基研究所）说。 这颗行星围绕着G0 IV型恒星HD 149026运行，距离地球大约260光年。这颗8.2等的恒星在小望远镜（甚至双筒镜）中很容易看见，位于武仙座球状星团M13西北方几度的位置，现在正高挂在傍晚的夜空之中。这颗恒星比太阳稍大一点，明亮一点，质量也更大一点，它正在脱离主星序，开始演化成为一颗红巨星。 非常奇特的发现 这个发现的起因是，这颗恒星所包含的高浓度重元素吸引了小组负责人黛布拉·A·菲舍尔（Debra A. Fischer，旧金山州立大学）和她同事们的注意；这种类型的恒星已被证明为非常有可能拥有可被检测到的行星。2004年7月，佐藤文衛（Bunei Sato，日本神户大学）利用夏威夷8.2米的昴星团望远镜反复测量了这颗恒星的径向速度。这些观测揭露出恒星的一个摆动，很可能是由一颗围绕它运行的行星引起的。2005年2月和4月，杰弗里·W·马西（Geoffrey W. Marcy，加州大学伯克利分校）及其同事在夏威夷的凯克天文台所做的观测，证实了一颗行星在飞快地环绕着恒星运行：每2.877天就公转一周。根据它作用在恒星上的引力，这颗现在被称为HD 149026b的行星，拥有的最小质量为地球的115倍，即木星的0.36倍。 这张艺术画描绘了HD 149026b经过主星时的情景，显示了类日恒星与行星的相对大小。它遮挡了1/330的恒星光线。绘制：Lynette Cook。 接下来轮到突破性进展登场了。5月11日黎明，格里戈里·W·亨利（Gregory W. Henry，田纳西州立大学）利用亚历桑那费尔邦天文台的0.8米自动望远镜监测着这颗恒星。亨利测量到一个0.003星等（0.3%）的恒星亮度下降，持续了三个小时，与这颗行星 掩食恒星所持续的时间刚好一致，假如它的轨道平面刚好处于我们的视线方向上的话。三天后的观测证实了行星的掩食。这是第八颗被发现会从其主星前面经过的日外行星。 尽管行星的轨道距离恒星中心只有0.042天文单位（630万英里，1千万公里），但它们之间仍然有足够的空间。上图中所有天体和轨道都是按比例绘制的。Sky & Telescope绘图：数据提供格雷戈里·劳林。 掩食是解开行星物理本质的关键。恒星极其微弱的变暗程度令小组成员们大吃了一惊。他们曾经期待行星会与木星差不多大小，但极小的亮度下降意味着，这颗行星的直径仅有木星的72%。由于观测到掩 食，天文学家们知道行星的轨道倾角几乎侧对着我们的视线方向。这种幸运的排行告诉了天文学家，他们根据摆动测出的最小质量就等于行星的真实质量。 知道了行星的质量和大小，天文学家们就很容易计算出它的平均密度：相当于水的1.4倍。其他7个掩食日外行星都拥有相当大的直径和较低的密度。“其他掩 食行星显然主要是由氢气和氦气组成的，”小组成员格雷戈里·P·劳林（Gregory P. Laughlin，加州大学圣克鲁兹分校）说。 这告诉了我们什么？ 在太阳系中，95倍地球质量的土星在质量上最接近这颗新发现的行星。但是HD 149026b的密度却是土星的1.7倍——除此之外，与寒冷的土星不同，它一定会被如此靠近的恒星烘烤到红热状态。假定土星拥有25%的重元素，拥有一个大 约20倍地球质量的核心，理论学家们推断，新行星一定拥有二分之一到三分之二的重元素，才能说明它的小直径和高密度。这些物质很可能包括岩石，金属，以及由诸如水、甲烷和氨组成的、被行星天文学家们称为“冰块”的化合物。 木星内部结构的模型与HD 149026b内部模型的比较。事实上，重元素可能会部分溶解到外侧包层，而不像图中显示的这么边界分明。Sky & Telescope绘图：数据提供格雷戈里·劳林。 一个由彼得·博登海默（Peter Bodenheimer，加州大学圣克鲁兹分校）发展出来的行星内部结构模型预言，HD 149026b拥有一个65到70倍地球质量的致密内核，外面也许包裹着一层高度压缩的液态水，一层在如此的压力作用下变得像液态金属一样的氢和氦，以及一个主要由氢气和氦气组成的深厚大气层。由马克·马力（Mark Marley）和乔纳森·佛特纳（Jonathan Fortney，NASA/艾姆斯研究中心）以及戴德尔·萨乌蒙（Didier Saumon，洛斯阿拉莫斯国家实验室）组成的研究小组进行的独立计算也得出了类似的结论。但是博登海默提出，“重元素并不一定全都位于内核之中。一些物质可能会被溶解在气体包层之中，就像木星的情况一样。但不论如何，较大的重元素比例是解释较小半径所必需的。” HD 149026b不会是一个你愿意拜访的地方。内核顶端的表面引力可以高达10g，令人窒息的压强和温度会同时将人碾碎和熔化成为一团肉泥。位于云层顶端的人会稍微好受一点，那里到恒星如此近的距离——大约是日地平均距离的0.042倍——使得温度升高到滚烫的1,270° C（2,300° F）。 理论学家们正在努力理解，一颗行星是如何聚积了如此大量的重元素物质的。HD 149026b大概是在恒星的婴儿时期，由周围原行星盘中的小星子相互撞击，聚积成较大的岩石天体，再吸积周围更多物质而形成的。但是就像艾伦·波士所指出的，“我还没有见过任何一个核心吸积模型能够预言出这样一个怪物的形成。我猜想那些做核心吸积的 伙计们对于这样的东西怎么会形成的，也会抓耳挠腮一阵子。”萨乌蒙补充说，“我认为现在还没有人找到一个关于这颗新行星形成的合理机制。” 新行星两种可能的内部结构模型与土星和海王星模型的比较。一种模型假设新行星的核心只有岩石（-线条），另一种则只有“冰块”（蓝色线条）。土星和海王星则两种都有。图中，左侧为行星中心，右侧为行星表面。横坐标为到行星中心的相对距离，纵坐标为物质密谋（单位为克/立方厘米）。Sky & Telescope绘图；数据提供乔纳森·佛特纳。 这颗恒星自身拥有的重元素浓度是太阳的2.3倍，因此它的原行星星云中一定含有许多形成行星和核心的原材料。但是模型预言，如此巨大的核心将会从原行星盘中快速吸收巨量的气体，形成一个过度成长的木星或土星。然而，这颗行星却只拥有相当少的气体。“这颗行星是介于木星/土星和天王星/海王星之间的某种混血儿，”佛特纳说。他指出木星和土星的大部分质量都 位于它们的氢/氦包层之中，而天王星和海王星的大部分质量则位于岩石和冰块内核之中。与其他靠近恒星的大质量行星一样，HD 149026b大概也是在距离恒星远得多的地方形成，然后在原行星盘的引力牵引作用下迁移到内侧来的。 劳林推测，高浓度的重元素可能是两颗或者更多行星相撞的结果。如果是这样的话，撞击就有可能已经将HD 169026b的轨道平面撞离了恒星的赤道平面。6月25日在凯克天文台进行的掩食观测，目前正在接受马西及其同事们的分析处理，将能够测定恒星的自转轴与行星轨道的关系。 “另一种可能性是，也许这个天体快速向恒星迁移，聚集了从盘中撞进去的固体物质，”劳林说。马西提出，“也许这个天体形成于星云中的气体贫乏区域，能够成长为一个大质量内核。我确信我们将听到许多理论。” 特里斯坦·加尔洛特（Tristan Guillot，法国蔚蓝海岸天文台）指出，与那些远离主星强大引力的行星不同，类似HD 149026b这样的近距离行星无法将岩石小天体抛出它们的行星系统。大量迁移进来的小天体最终将会撞入靠近恒星的行星，增加它们重元素的比例。“还是有办法形成这种怪物的，”加尔洛特说。 业余天文学家的目标？ HD 149026b为装备了CCD相机、能够精确测光的高级业余天文学家们提供了一个诱人的目标。业余天文学家已经检测到了此前已知的两颗日外行星所引起的掩食现象，它们分别围绕着飞马座HD 209458和天琴座TrES-1运行，掩食造成的亮度变化较大。但正如劳林指出的，新行星的掩食将更难以记录；恒星变暗的总量只有HD 209458和TrES-1的1/5。更糟的是，HD 149026的视场中没有优良的参照恒星来比较亮度，使得精确的测光更加困难。 武仙座中8等恒星HD 149026的寻星图，最近一直在傍晚时高悬在头顶。起跳板是3.5等的武仙座η和6等的球状星团M13。上北左东。关于星图的比例，可以对照右侧标出的纬度。（这颗恒星的赤经为16时30分29.6秒，赤纬为+38°2050）。点击星图查看更高分辨率的星图。Sky & Telescope绘制。 “对于业余天文学家来说，检测到这个遮掩将是个令人兴奋的挑战，但我认为他们是能够做到的，”劳林说，他已经组织了全球的Transitsearch.org业余网络来搜寻日外行星的掩食。劳林初充说，业余天文学家们必须改进他们的技术来检测HD 149026b的遮掩事件，但当他们进行其他的搜索时，这种能力将是非常有利的。 业余掩食观测能够有助于精确测定准确的轨道周期，这将使得专业天文学家们能够安排完美的时间表，利用哈勃（Hubble）和斯必泽（Spitzer）太空望远镜观测这颗恒星，以检测这颗行星的其他性质，比如它的温度，以及它是否拥有光环或延伸的大气层。地基专业望远镜将继续监视这颗恒星，以查看它是否还拥有更多尚未被发现的行星。 HD 149026b的异常和出人意料的本质突显出这样一个事实，即除了已知的八颗掩食日外行星以外，天文学家们对其他150多颗星球 ，除了它们的轨道和最小质量以外，确实所知甚少。“这一发现的确强调出，一部分非掩食行星的结构也可能与预期的截然不同，”黛布拉·菲舍尔说。她的研究小组的相关论文已经被《天体物理杂志（Astrophysical Journal）》接收，这个小组还设立了一个网站，提供关于这项发现的更多信息。 “我们仍然需要验证这些数据；仍然有极小的可能性是半径估计出了错误，”亚当·巴洛斯（Adam Burrows，亚历桑那大学）警告说。他指出，仅有几次掩食事件被观测到，并且这些观测的信噪比都相当低。“不过假如这些数据是正确的，这将是160颗已知日外行星之中，最有趣的天体之一。”
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